| de la evolución |
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| ¿Por qué no entendemos la evolución? |  |
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| Alejandro Rodríguez Ibarra y Pascual Linares Márquez | ||||||||||||||
| En la escuela siempre nos enseñaron que la evolución es un proceso natural dado únicamente por las circunstancias y factores que nos rodean, que los humanos "descendemos del mono", que existe un registro fósil capaz de determinar toda la biodiversidad de diferentes eras geológicas, que la evolución puede explicar el origen de la vida —cuando es una teoría que explica los cambios en la biodiversidad en el paso del tiempo— y que todos estamos sometidos a la adaptación y a la selección natural, como si estas fuerzas evolutivas pudieran ser entes vivos que se encuentran en el ambiente, capaces de moldear las especies como a los individuos, ofreciendo ventajas en la supervivencia para unos y el sometimiento a la extinción para otros. Esta forma de entender la evolución es sinónimo de un fallo teórico que se viene gestando a gran escala y en todos los niveles, es el reflejo de un rezago epistemológico que nos pide poner en tela de juicio lo que se ha impartido y aprendido como evolución.
La esencia de este pensamiento es la teoría darwiniana que tiene ciento cincuenta y siete años de haberse postulado a partir de los estudios de Alfred Russel Wallace y Charles Darwin. La base para poder entender dicha teoría evolutiva radica en la adaptación y la selección natural, razón por la cual, como menciona el biólogo y filósofo evolutivo Richard Charles Lewontin, manifiesta el problema de que el proceso de adaptación siempre está presente en los organismos, desde el nacimiento hasta la muerte; tal explicación genera una tautología que consiste en plantear diferentes mecanismos, factores o algún proceso, utilizando un mismo término. En este caso la adaptación explica todo en la teoría darwiniana pero a la vez no explica nada, porque se maneja como si fuera un ente consciente capaz de moldear la vida de los individuos pertenecientes a las diferentes especies.
En el siglo XX surgió la teoría sintética evolutiva o neodarwinista que integró varias disciplinas biológicas como la genética, la paleontología, la botánica, la sistemática, la zoología y la genética de poblaciones. Dicha teoría postula que es en los genes, la unidad evolutiva, en donde actúa el mecanismo de la selección natural. Con el armatoste integrado por todas estas disciplinas y robustecida con nuevos descubrimientos, la teoría de la evolución fue ganando poco a poco más terreno en el mundo de la ciencia y mayor credibilidad, al punto que no se pone en duda su aporte en las nuevas investigaciones sobre la herencia, nadie titubea en cuanto al papel que desempeñan el azar y las mutaciones y mucho menos se desconfía de la existencia de los ancestros de la biodiversidad que hoy observamos en el registro de las diferentes eras geológicas y en el mundo.
Pero la tautología persiste en la base de esta nueva teoría evolutiva, ya que su marco estructural está cimentado en la adaptación y la selección natural, por lo que la problemática vuelve a asaltar en las concepciones teóricas y prácticas que le dan vida, pues parten de los postulados darwinianos. Esta problemática se refleja en los trabajos abocados al entendimiento de dicha teoría.
Un grupo de investigadores argentinos realizó en 2012 un trabajo con 410 estudiantes (206 de secundaria y 204 universitarios) sobre la concepción que se tiene de la evolución. El resultado fue que, desde la educación básica hasta la universitaria, los estudiantes presentan prejuicios sobre la selección natural; una idea errónea se finca en que los más fuertes sobreviven y que todo ser vivo que no nace con un paquete de características físicas y genéticas idóneas para sobresalir entre la población normal de su especie es erradicado por el ambiente. Otra concepción con fuerte arraigo es que son los individuos los que evolucionan y no las especies; también perciben cierta visión lamarckiana —cambio a partir de los caracteres adquiridos por la herencia y la presión ambiental efectuada sobre una especie— en donde la evolución se presenta conforme a las exigencias del ambiente, como si éste fuera un agente consciente de las debilidades de los individuos. Esto es alarmante pues, a pesar de haber recibido una educación formal en biología, los estudiantes no tienen ni la menor idea de cómo se efectúa el proceso de selección natural.
El neodarwinismo es la teoría evolutiva que se imparte en los programas educativos, desde la educación básica hasta la universitaria, propagando las anteriores visiones erróneas. Nos hemos encasillado en dicha forma de interpretar los cambios en la biodiversidad como si no hubiera otras teorías que pudieran explicar este proceso intrínseco a las especies. Sin embargo, hay otras opciones, aunque lamentablemente siguen siendo marginales.
El equilibrio puntuado
Esta teoría evolutiva, también llamada equilibrio intermitente, fue propuesta y generada por los paleontólogos Niles Eldredge y Stephen Jay Gould en 1972. Basada en estudios sobre fósiles, establece que la evolución no es lineal, esto quiere decir que una especie no se extingue para ceder su lugar a otra, pues una especie puede permanecer en el tiempo siendo capaz de dar lugar a una especie nueva (especiación). Así las dos permanecen en el tiempo y la evolución deja de ser estrictamente uniforme y lineal. Según esta teoría, la evolución se lleva a cabo en niveles macroevolutivos (de ecosistema), es decir, que el proceso evolutivo no es exclusivo del nivel de especie.
Gould y Eldredge se dieron cuenta de que el registro fósil evolutivo está sobrevalorado, debido a que no podemos hallar todos los fósiles de las especies que han existido a lo largo del tiempo pues los cambios no se dan de manera tan seguida y recurrente. Las especies se encuentran en estasis, es decir, permanecen en un estado de estancamiento o detención del proceso evolutivo. Estos autores llegaron a tal conclusión mediante el estudio de fósiles de trilobites, en particular de una especie llamada Phacops rana, perteneciente al periodo Devónico.
En esta teoría, la selección natural no es la fuerza evolutiva con mayor peso en el cambio de las especies, pues la deriva génica también juega un papel importante en el proceso de especiación.
La endosimbiosis seriada
Propuesta por la bióloga evolutiva estadounidense Lynn Alexander Margulis en los años setentas, esta teoría evolutiva plantea que las células eucariotas (células con núcleo) derivan de la unión de células procariotas (células sin núcleo) por lo que el origen de las células eucariotas animales y vegetales ocurrió por la simbiosis de diferentes bacterias, tres en el caso de las células animales y cuatro en las células vegetales.
En esta perspectiva, la causa última de la evolución es la simbiogénesis, es decir, la transferencia del material genético de los simbiontes al genoma del nuevo organismo resultante y no la selección natural, pues ésta sólo actúa ajustando pequeños detalles en el organismo. Asimismo, en las mitocondrias de las células animales y en los cloroplastos en las células vegetales se segrega su propio adn, lo que contribuye a robustecer la simbiosis como el proceso por el cual las bacterias se unieron para generar diferentes órganos en las células.
A diferencia de la teoría sintética, que es incompleta pues bajo el enfoque de la selección natural no se puede generar novedad, o sea, no se puede lograr la especiación, en esta teoría la endosimbiosis aparece como una poderosa fuerza evolutiva que produjo nuevas formas de vida, ya que en ella se muestra cómo se sumaron las funciones de los organismos y su morfología para desarrollar nuevas especies.
La teoría neutralista molecular
Desarrollada por los biólogos y genetistas Moto Kimura, Jack Lester King y Thomas Hughes Jukes a finales de los años sesentas, en esta teoría evolutiva se manifiesta el papel que desempeñan en la evolución molecular de las especies los genes neutros (la mayor parte de las variaciones producen proteínas que no funcionan ni peor ni mejor que sus predecesoras, por lo que existen genes que no llegan a manifestarse en los organismos y esto sin ninguna consecuencia). Las proteínas que conforman los genes pueden desempeñar un papel azaroso en el proceso de deriva génica, lo que influye en la evolución de las especies, y pueden comportarse en forma polimórfica, es decir, que existen en diferentes formas en el mapa genético de las especies debido a genes mutantes neutros, pero sin afectar a los individuos y las especies.
Según esta teoría, el papel de la selección natural tiene un grado menor pues, si fuera central, los genes neutros no tendrían cabida en el desarrollo de las especies y los organismos; pero al tener presencia en el mapa genético de las especies, las mutaciones neutras pueden pasar por generaciones hasta desaparecer o desarrollarse en algún momento en el individuo o la especie.
Un gen puede considerarse un reloj molecular. Su evolución es distinta en cada especie donde se encuentra, ya que está sometido a la deriva génica que afecta el cambio de los alelos, los cuales influyen en la evolución; gracias a esto se puede estimar los cambios en una especie.
Evolución y desarrollo (EvoDevo)
Fue expuesta en 1866 por el filósofo, naturalista y médico alemán Ernst Heinrich Philip August Haeckel. En el planteamiento de esta teoría expresó la importancia de las relaciones de las novedades evolutivas manifestadas en el desarrollo embrionario de las especies a partir de los genes y sus respectivas mutaciones implicadas en este proceso. Si una variante morfológica se incorpora al proceso de desarrollo de un organismo, ésta se transferiría a las siguientes generaciones recapitulándose (repitiéndose). De esta manera la ontogenia recapitula la filogenia, lo que da una idea de por qué el parentesco de los cordados se evidencia en el desarrollo embrionario.
En 1900 se redescubren las leyes de Mendel, gracias a esto el botánico irlandés Hugo de Vries formula la teoría de la mutación que dio lugar al descubrimiento e importancia de los genes en la década de los ochentas, cuando surge la genética del desarrollo y se descubren los genes implicados en las primeras fases del desarrollo. Más tarde se descubre que hay un número reducido de genes y existen homologías entre los genes de las especies, entendiendo así que la presencia de un mismo gen entre diferentes especies puede expresarse de diferentes maneras. Por ejemplo, los genes del complejo Pax6 dirigen la formación de los ojos en mamíferos, insectos y cefalópodos, aunque los ojos resultantes sean completamente diferentes; otro ejemplo sería la organización de las alas de la mosca Drosophila, que cuenta con los mismos genes que desarrollan el par de miembros pares en los tetrápodos.
Esta postura considera que la evolución se da por macroevolución, por lo tanto se efectúa a partir de las innovaciones evolutivas generadas por cambios en los genes reguladores del desarrollo.
La importancia de la evolución
No darle cabida a estas teorías evolutivas nos deja encarcelados en un mundo conceptual en el que la visión de la naturaleza sigue siendo mecanicista y reduccionista. No se trata de confrontar los postulados que han surgido, sino de complementarlos hasta llegar a un punto en el que surjan conocimientos heterodoxos que nos lleven a una forma diferente de entendimiento, de valoración y de desarrollo científico. Inclusive biólogos como Richard Lewontin, pionero en la biología molecular y convencido del equilibrio puntuado, esclarece que el darwinismo es una visión mecanicista que reduce muchos aspectos complejos de la biodiversidad al limitarlos sólo a la adaptación y que es necesario abandonar este dogma para trabajar con conceptos nuevos e interesantes.
La evolución es el gran principio unificador de la biología, sin ella no es posible entender sus demás paradigmas centrales. Mucho menos entenderíamos las propiedades distintivas de los organismos, sus adaptaciones, ni las relaciones de mayor o menor proximidad entre las especies.
Los estudios y afirmaciones acerca de la evolución se refieren generalmente a uno de dos aspectos distintos: 1) las investigaciones acerca del hecho de la evolución; y 2) las que se refieren al mecanismo de la evolución. Las primeras abarcan disciplinas, tales como paleontología, clasificación, biología comparada, biología de poblaciones, etcétera, que se encargan de demostrar de una manera inequívoca el acto de la evolución. Las segundas, concernientes al mecanismo de la evolución, son el objeto de estudio principal de la genética de poblaciones y nos informan de los procesos, fuerzas o factores que conducen al cambio evolutivo, es decir, los mecanismos naturales que causan la descendencia con modificación.
Pocas ideas han cambiado tanto nuestra forma de pensar acerca de la biología como la misma de cambio que implica la evolución de los seres vivos. Estas prometedoras propuestas teóricas pueden ayudar a conformar una visión de la evolución más compleja e interesante, potenciando una serie de logros y nuestro conocimiento de la historia del planeta. Como lo señala el paleontólogo Stephen Jay Gould: “la teoría evolutiva está expandiendo el dominio de su impacto y sus explicaciones en todas direcciones. Consideremos la excitación existente en terrenos tan dispares como los mecanismos básicos del adn, la embriología y el estudio del comportamiento. Existe grandiosidad en esta perspectiva de la vida, con sus diversos poderes, originalmente subsumidos en unas pocas formas o en una sola forma; y en que de tan simple comienzo, mientras este planeta continuaba sus ciclos de acuerdo con las leyes fijas de la gravedad, hayan evolucionado y estén evolucionando un sinfín de formas bellas y prodigiosas”.
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Referencias bibliográficas
Ceceña, José L. 1970. México en la órbita imperialista. El caballito, México. Dawkins, Richard. 2009. Evolución: El mayor espectáculo sobre la tierra. Espasa, Barcelona. Gallardo, Milton H. 2013. “Alfred Russel Wallace (1823-1913). Obra y figura”, en Revista Chilena de Historia Natural, núm. 86, pp. 241-250. Gould, Stephen J. 1980. El pulgar del panda. Crítica, Nueva York. E n la red goo.gl/DbYbYg |
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| Alejandro Rodríguez Ibarra Pascual Linares Márquez Facultad de Biología, Universidad Veracruzana. |
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cómo citar este artículo
Rodríguez Ibarra, Alejandro y Pascual Linares Márquez. 2017. ¿Por qué no entendemos la evolución?. Ciencias, núm. 126, octubre-diciembre , pp. 14-17. [En línea]. |
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| del arte y la ciencia |
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| Arte y ciencia en la mirada de Conrad Hal Waddington |
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| César Carrillo Trueba | ||||||||||||||
| Estoy por la expresión simple de pensamientos complejos. Mark Rothko |
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Cuando abrí por vez primera Tools for Thought de C. H. Waddington me llamó la atención la estética de las gráficas y esquemas; elegantes y rítmicos trazos de pincel que, en una simple ojeada, por su movimiento expresan y destacan aquello que se busca comunicar y que acompañan con gran arte el pensamiento del autor. Me pareció un acierto del editor pues siempre es difícil mantener un buen diseño con gráficas áridas como el Pinacate que además con frecuencia no cumplen una función. Al leerlo me enteré de que la idea no fue del editor sino del mismo Waddington, quien invitó a colaborar a Yolanda Sonnabend, una pintora muy reconocida por su trabajo en escenografías y vestuario, así como por sus retratos de personalidades públicas –hizo un excelente oleo de Joseph Needham. Mas no fue una colaboración fortuita, luego leí que en su laboratorio él había impulsado la creación de un grupo de teatro y otras actividades artísticas, que era un investigador que creía en tales formas de expresión. La mayor sorpresa vino cuando, buscando uno de sus libros, di con una obra dedicada a la relación entre la pintura y las ciencias naturales escrita casi al final de su vida; la conseguí. Sus reflexiones son profundas y abordan desde aspectos muy generales hasta detalles de una precisión propia de un historiador del arte, imbuidas en una vasta erudición a la vez de un rigor que las mantiene centradas en el tema. Asombra que haya encontrado tantos testimonios de los pintores, mismos que dan cuenta de las ideas que tenían acerca de la ciencia; sobre todo porque su recorrido abarca las primeras seis décadas del siglo XX, un periodo de gran intensidad en la historia del arte. Imposible resumir el contenido de esa obra de 250 páginas cuidadosamente ilustrada de manera que las pinturas y las imágenes científicas formen uno con el texto. Pero me parece que hay tres tesis centrales. La primera es la sincronía existente entre los grandes cambios que han tenido lugar en la ciencias y en la pintura, como es el caso de la aparición de la teoría de la relatividad de Einstein y las nuevas geometrías y el nacimiento del cubismo, el papel del azar en la física cuántica y su importancia en corrientes como el surrealismo, y los debates sobre orden y caos que fueron plasmados cubriendo por completo (alloverness) lienzos de gran formato por los miembros de las escuelas de la ruptura durante la posguerra, en donde se destaca Jackson Pollock. La explicación que da Waddington de dichas sincronías se basa en la idea de paradigma de Kuhn, muy reciente entonces, y propone que hay paradigmas de mayor envergadura en la sociedad que influencian ambos campos por igual, como lo sería la relación entre sociedad y naturaleza, mediada por un contexto cultural. La segunda versa sobre la pluralidad en la ciencia y la pintura, esto es, cómo a lo largo de ese periodo fueron apareciendo nuevas teorías (la relatividad, la mecánica cuántica, la lógica matemática, las distintas interpretaciones en la teoría de la evolución) que resquebrajaron la idea de una visión unificada en la ciencia, a la par que se desvanecía la de una unificación de la cultura, en particular de la pintura, por las innumerables vanguardias que hicieron estallar la academia, las llamadas bellas artes, a la manera como se entendía en el siglo XIX. El colofón de tal pluralidad es, cuando se habla de la relación entre arte y ciencia, de qué corriente o estilos se habla en concreto; una idea que va en el sentido de una propuesta formulada por el epistemólogo francés Pierre Thuillier, que yo he retomado y expuesto en distintos foros, a saber la necesidad de crear la figura de crítico de ciencia, similar a la de crítico de arte, para poder dar cuenta en detalle de tales matices en el ámbito de la ciencia tal y como se hace en las artes. La tercera se adentra en los procesos de creación en la pintura y la ciencia, vistos generalmente como opuestos pues la primera se considera completamente libre, subjetiva, y la segunda totalmente constreñida por lo que se llama realidad, objetiva, ajena a la imaginación. Waddington muestra que esto no es así y, retomando autores como Whitehead y Hadamar, distintos estudiosos del arte y dando voz a pintores como Mondrian y a científicos como Poincaré. Su reflexión al respecto vale la cita: “los científicos se han visto orillados a considerar profundamente hasta dónde sus observaciones dependen de su propia naturaleza o del mundo exterior. Han tenido que revisar drásticamente la vieja idea de que la ciencia es completamente ‘objetiva’. El científico ha venido a verse tan involucrado en sus teorías científicas como el artista en sus pinturas”. Las conclusiones generales de su obra son de gran riqueza y dan cuenta del espíritu humanista de Waddington, de su agudeza epistemológica –algo no común entre los investigadores–, de su vasta cultura científica y su cercanía con el arte: la ciencia y el arte son dos maneras de acercarse al mundo, de establecer relaciones entre los elementos que lo componen, entre los procesos que en él tienen lugar; el ser humano, multidimensional por naturaleza, necesita de ambos, y los científicos y artistas son seres sociales como cualquier otro; y el diálogo entre ambos resulta fructífero, ya que las obras de unos inspiran, sugieren, iluminan la de los otros. Finalmente, el foso creado entre estos dos ámbitos de la creación humana no tiene sustento, es artificial, se trata más bien de campos complementarios. En este sentido, por ejemplo, la ciencia generalmente carece de un lenguaje explícito para transmitir a un público amplio, a la sociedad, sus hallazgos –incluso entre científicos de áreas distintas–, por lo que sus implicaciones suelen ser desplegadas por científicos que no son tan especializados, por filósofos, literatos o artistas. Es una idea en la que han ahondado pensadores de la talla de George Steiner y que C. H. Waddington, tras años de dedicarse a la investigación y a escribir libros de difusión, formula magistralmente: “la visión del mundo que la humanidad está ahora buscando no puede ser satisfactoria mientras sea formulada solamente en términos científicos. De hecho, la mayor parte de la ciencia profesional es tan detallada y tan profundamente dedicada a ciertos aspectos particulares de la realidad, que un paradigma general sólo emerge en ella implícitamente y raramente explícitamente. Para poder encontrar una imagen amplia tenemos que ver la manera como los nuevos descubrimientos y los nuevos enfoques en ciencia son reflejados por la obra de los no científicos que están tratando de crear obras que sean contribuciones de interés general para la civilización. Uno podría mirar, por ejemplo, los escritos de novelistas y poetas, o bien –como trato de mostrar en este libro– uno podría mirar la obra de los pintores”. El punto final, siguiendo estas reflexiones, lo pone el extraordinario pintor Mark Rothko, cuyas palabras se podrían generalizar de la siguiente manera: el arte tiene la capacidad de expresar de manera simple el pensamiento complejo. Acerquémonos. |
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Referencias bibliográficas
Waddington, C. H. 1969. Behind Appearance. A Study of the Relations between Painting and the Natural Sciences in this Century. Edinburgh University Press, Edinburgo. _____. 1977. Tools for Thought. Paladin, Londres. |
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| César Carrillo Trueba Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. |
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cómo citar este artículo
Carrillo Trueba, César. 2017. Arte y ciencia en la mirada de Conrad Hal Waddington. Ciencias, núm. 126, octubre-diciembre, pp. 26-28. [En línea]. |
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| Mariana Benítez y Pedro Miramontes | |||||||||||
| En medio del caos habitual del escritorio se asoma el borde de una fotografía; la deslizamos suavemente bajo el peso del montón de papeles. La imagen tiene una leyenda: “Waddington Memorial Conference, Oaxtepec, Morelos, del 6 al 12 de septiembre de 1987”. Es larga y hay dos filas de gente. En la primera están sentadas algunas celebridades reconocibles por aquellos con una mediana cultura científica; podemos ubicar a René Thom, quien en 1958 obtuvo la medalla Fields (la máxima distinción en matemáticas), flanqueado por Christopher Zeeman, destacado topólogo británico, y Brian Goodwin, uno de los creadores de la escuela estructuralista de la biología evolutiva. En el lugar central se halla Germinal Cocho, quien fue el anfitrión que convocó a esa conferencia en honor a Conrad Hal Waddington, en la que participaron personajes importantes para la historia de la ciencia en México: Guillermo Gómez, Santiago López de Medrano y Francisco Lara Ochoa, quien a la postre dirigiría el Instituto de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México y encabezó el comité organizador de la reunión, junto con otras personalidades como Peter Saunders, popularizador de la teoría de catástrofes (por cierto, concebida por Thom), Rafael Pérez Pascual, Julio Collado y varios más (figura 1).
¿Quién fue Waddington? ¿Cuál fue el tema de esa conferencia? ¿Qué consecuencias tuvo? La respuesta a esas y otras preguntas constituyen el cuerpo del presente ensayo. Por el momento basta con decir que lo estamos escribiendo en septiembre del 2017 justamente para conmemorar el trigésimo quinto aniversario de tal reunión como un homenaje a todos los que ahí concurrieron y de especial manera a sus inspiradores; Germinal Cocho y Conrad Hal Waddington.
Serbelloni en el Lago Como
Sin duda, ha habido conferencias científicas que han dejado huella en la historia, ya no digamos de la ciencia, sino de la humanidad. Una de ellas, quizá la más conocida, fue la Conferencia Solvay de 1911. Financiada por el capital del industrial belga Ernest Solvay, se llevó a cabo en la capital del reino de los belgas. El director del comité científico fue ni más ni menos el descubridor de las transformación que lleva su nombre: Hendrik A. Lorentz. Asistieron, por estricta invitación, gigantes de la talla de Marie Curie, Henri Poincaré, Albert Einstein y Max Planck, entre otros. El tema no hubiera podido ser más candente: radiaciones y cuantos. Apenas diez años antes, Planck había iniciado —muy a su pesar— una revolución en la física: el descubrimiento de que la energía electromagnética no se transmite como un continuo sino que lo hace en paquetitos llamados precisamente quanta.
Las Conferencias Solvay continuaron pero nunca volvieron a alcanzar la trascendencia de la primera y la quinta, que tuvo lugar en 1927 y donde se discutió la consolidación de la mecánica cuántica como la teoría que explicaba los fenómenos de la naturaleza a escalas muy pequeñas.
Aquí vamos justamente a recordar otra serie de conferencias científicas que desafortunadamente ha caído en el olvido para la mayoría, pero que sin duda la historia se encargará de asignarle un lugar trascendente en la evolución de la ciencia. Nos referimos a las Conferencias Waddington. Las primeras cuatro llevaron el nombre de “Hacia una biología teórica” y tuvieron como escenario Villa Serbelloni, en Bellagio, a orillas del Lago Como en el norte de Italia (recuadro). Las conferencias fueron financiadas por la Fundación Rockefeller, propietaria de la villa conocida como Palacio Bellagio y que actualmente es un hotel de lujo (por módicos 9600 pesos mexicanos actualmente se puede pernoctar ahí).
En los años sesentas del siglo pasado, la biología vivía un buen momento: John Kendrew había descubierto la estructura de la hemoglobina, Lynn Margulis había propuesto la teoría endosimbiontica, Fred Sanger utilizó técnicas de cromatografía para secuenciar fragmentos de arn, se había probado la vacuna contra el virus de la poliomielitis y se habían hecho los primeros trasplantes de riñón y corazón. En la década anterior se habían descubierto, entre otras cosas, la estructura de doble hélice del adn y el código genético. En el resto de la ciencia se había confirmado la hipótesis del big bang gracias a las observaciones de Arno Penzias y Robert Wilson, el modelo de la deriva continental se había comprobado y la Unión Soviética había puesto al primer humano en el espacio.
En este ambiente, Conrad Hal Waddington decidió convocar a una pléyade de científicos a reunirse en Villa Serbelloni para discutir si el momento era el adecuado para poder plantear una estructuración teórica de la biología o —como se dijo entonces— la existencia de una biología teórica.
El club de la biología teórica
Para comprender y ubicar el proyecto de “Hacia una biología teórica” es necesario remontarnos en el tiempo y descubrir la carrera de Waddington, sus aportes, su tiempo y circunstancia.
Conrad Hal Waddington nació en 1905 en Worcestershire, Inglaterra y falleció sesenta y nueve años después en Edimburgo, Escocia. Estos datos nos señalan que vivió su primera juventud y recibió su educación formal en Gran Bretaña justo en el periodo entre guerras, que fue de una gran riqueza intelectual en Europa. Las urbes del viejo continente eran un hervidero de creación intelectual: Berlín, París, Londres, Viena, tanto vencedores como vencidos de la Gran Guerra, experimentaron un renacimiento intelectual refrescante después de un breve periodo de romanticismo tardío que se caracterizó por su ataque contra los intentos de comprender la naturaleza mediante las herramientas de la razón. El epítome de esta actitud anticientífica lo constituyó el libro tristemente celebre La decadencia de Occidente de Oswald Spengler. La influencia que éste tuvo sobre el origen del nazismo podría ser materia de otro ensayo.
En particular, y de manera casi simultánea, se fundan tanto en Viena como en Cambridge sendos proyectos de biología teórica. Por el lado austríaco destaca Ludwig von Bertalanffy, reconocido filósofo y biólogo al que se le rememora por la paternidad de la teoría general de sistemas. El grupo de biología teórica de Viena y el de Cambridge tuvieron un intercambio muy activo y bien valdría la pena elaborar un estudio acerca de su influencia mutua y sus repercusiones posteriores. Waddington frecuentaba un círculo de humanistas y científicos progresistas que tuvieron una gran influencia de la clase intelectual británica. Podemos imaginarnos las tertulias y discusiones entre Waddington y, por ejemplo, John D. Bernal, el biofísico y militante de izquierda que diseñó las técnicas de la cristalografía de rayos X para el análisis de biomoléculas (en particular, su estudiante Rosalind Franklin fue quien obtuvo las imágenes del adn que a la postre permitirían a Francis Crick y James Watson deducir la estructura helicoidal del polímero). También era asiduo a esas reuniones Joseph Needham, quien por amor e ideología cambió una brillante carrera como bioquímico por una de historiador y sinólogo. Otros nombres del círculo son el famoso C. P. Snow, quien adquirió notoriedad por destacar el insalvable divorcio entre las ciencias y las humanidades, y Gregory Bateson, introductor de las teorías de sistemas a las ciencias del comportamiento.
La biología teórica
El término biología teórica no era nuevo. Ya se habían publicado propuestas desde comienzos del siglo xx por académicos tales como Max Hartmann y Hans Przibram y algunos otros que no vale la pena mencionar pues su inclinación por el vitalismo los ha hecho quedar fuera de lo que hoy se considera el consenso científico. Hartmann fue biólogo competente recordado por sus aportaciones en el campo de la fertilización en protozoarios y algas, y sus ideas acerca de la biología teórica las publicó como ensayos más filosóficos que científicos. Por otra parte, Przibram ha sido injustamente olvidado pues fue uno de los precursores del estudio del papel de las fuerzas físicas en la determinación de las formas vivas. En ese sentido, se le debe considerar un par de D’Arcy W. Thompson. Przibram murió en un campo de concentración nazi en la Chequia y D’Arcy Thompson nos legó un obituario muy emotivo que fue publicado en 1945 en la revista Nature.
No debe confundirse la biología matemática con la biología teórica. La primera se refiere al trabajo, principalmente, de matemáticos interesados en una matemática inspirada por la biología y que normalmente elaboran modelos matemáticos de fenómenos biológicos con la intención de profundizar en su conocimiento y discernir el papel biológico de los parámetros de tales modelos.
Por su parte, la biología teórica pretende encontrar leyes fundamentales de la materia viva que, análogamente con la física teórica, permitan el desarrollo del conocimiento biológico a partir de leyes y primeros principios. La biología teórica también dialoga con la filosofía y la historia, pero justamente ha sido el paralelismo con la física teórica el principal obstáculo al desarrollo de una biología teórica, pues tanto la terminología física como los métodos de trabajo de sus profesionales no son del completo agrado de la comunidad de la biología. Cabe señalar que hay una gran molestia cuando se pretende argumentar que la biología se reduce a la física, lo cual es una gran tontería, como también lo es pensar que la biología se puede sustraer de la física.
El fondo de la divergencia entre físicos y biólogos es artificial. No hay nada más ilegítimo que la división entre disciplinas en las ciencias naturales. Hoy estamos viviendo un momento liberador que propugna por el estudio de la ciencias sin pertenencia a campos cerrados a los demás. No tiene sentido pelear sobre cuándo la química prebiótica deja de ser química para volverse biología o cuándo los agregados moleculares dejan de ser física para volverse química. El objeto de la ciencia es la naturaleza y la naturaleza tiene leyes y principios que pueden ser descubiertos. La cuestión de si existe o no una biología teórica es equivalente a si ya estamos en capacidad de poder indagar la existencia de leyes en la materia viva que nos permitan producir nuevo conocimiento a partir de sus consecuencias y luego validar ese conocimiento mediante la acumulación de evidencia observacional o por medio de experimentos. Un bello ejemplo que nos llena de optimismo son la leyes de la alometría, que el mismo Ludwig von Bertalanffy derivó a partir de los primeros principios —tasas de metabolismo y catabolismo— de las relaciones entre las magnitudes de una gran clase de organismos (se sugiere consultar La matemática del crecimiento orgánico de Faustino Sánchez Garduño y José Luis Gutiérrez). Otro caso que ilustra a la perfección el entramado inseparable de la biología y la física es el de los ritmos circadianos. Es claro que los seres vivos han evolucionado bajo restricciones físicas ineludibles, como el tránsito de la noche al día, y que ello ha moldeado los patrones del sueño. Leon Glass y Michael Mackey han hecho progresos teóricos espectaculares en el tema de los relojes biológicos y el premio Nobel de 2017 en Fisiología o Medicina fue concedido a Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young por dilucidar los mecanismos moleculares justamente de los ritmos circadianos.
Waddington
Con estos antecedentes, no es de extrañar que un intelecto brillante como el de Waddington haya destacado y que ya fuera una personalidad reconocida cuando convocó a reflexionar en torno a la biología teórica en Serbelloni. El trabajo que Waddington desarrolló a lo largo de su vida impactó el pensamiento teórico en la biología de forma contundente. Basta mencionar que algunos de los reportes publicados por él en los cuarentas y cincuentas se titulaban “Canalización del desarrollo y la herencia de caracteres adquiridos” y “Asimilación genética de un carácter adquirido”. En estos trabajos, Waddington proponía la asimilación genética como un proceso para explicar el hecho de que algunos organismos expuestos a cambios ambientales generan cambios fenotípicos heredables que luego se incorporan al genotipo. Lo más provocador de su propuesta radicaba quizá en el hecho de que Waddington veía la plasticidad del desarrollo, es decir, al efecto del ambiente en el desarrollo, como un factor tan importante como las mutaciones genéticas en la generación de nuevas formas y comportamientos. La plasticidad se manifiesta, por ejemplo, en las diferentes formas, tamaños y colores que exhiben las hojas de una misma especie de planta dependiendo de las condiciones de luz y de disponibilidad de nutrimentos y agua.
Al momento de su publicación, los creadores de la llamada síntesis moderna de la teoría evolutiva criticaron y descartaron la propuesta de asimilación genética porque, decían, constituía una forma de herencia lamarckiana, burdamente asociada al crecimiento de los cuellos de las jirafas. Sin embargo, las ideas de Waddington respecto del papel de la interacción del organismo con su ambiente han sido retomadas junto con propuestas como las de J. M. Baldwin e I. Schmalhausen, y en la actualidad alimentan una de las áreas más activas y prometedoras de la biología evolutiva y del desarrollo. De hecho, se han repetido y documentado nuevos experimentos que muestran la factibilidad de la evolución por asimilación genética y la importancia de la interacción organismoambiente en la evolución. Entre ellos destacan los trabajos desarrollados con la mosca de la fruta, la oruga Manduca sexta y diversas especies de plantas. En todos estos trabajos, la referencia al marco teórico y a los experimentos mentales y prácticos desarrollados por Waddington es inevitable.
Por otra parte, también fue en los cuarentas y cincuentas cuando los estudiosos del desarrollo de los animales se volcaron a la búsqueda de sustancias o moléculas organizadoras que permitieran explicar cómo un pequeño conjunto de células parecía instruir la formación de estructuras y ciertos tipos de células durante la embriogénesis. Waddington mantuvo una postura crítica ante la manera en que estaba haciéndose la pregunta de investigación. Con su visión integral, y permeada por conceptos de las matemáticas de los sistemas dinámicos, previó que no se encontraría una única sustancia organizadora, sino que la determinación de tipos celulares y la formación de patrones y estructuras durante el desarrollo dependía de la interacción compleja de varias moléculas y los factores ambientales.
Fue entonces cuando Waddington desarrolló el concepto de paisaje epigenético, un paisaje hipotético con crestas y valles sobre el que un balín recorría los caminos posibles. Este paisaje y sus caminos, proponía, podían entenderse como las trayectorias que sigue el desarrollo de un organismo —el balín. Continuando con esta idea, sugería que la forma o topología del paisaje, y por lo tanto las trayectorias posibles, está determinadas por elementos que pueden corresponder a genes o moléculas que interactuan entre sí. No es la intención de este ensayo profundizar en dicho concepto, pero cabe mencionar que la noción de paisaje epigenético ha permitido plantear y poner a prueba hipótesis que ahora nos permiten entender mucho mejor los procesos detrás de la formación de tipos celulares, patrones y estructuras en los seres vivos. Esta idea ha sido retomada y enriquecida con propuestas como las de Stuart Kauffman, otro de los asistentes a Serbelloni, para poder entender la dinámica colectiva de los genes y otros factores en el desarrollo de las plantas, los animales e incluso de algunos organismos unicelulares que exhiben distintos tipos o estados celulares a lo largo de su ciclo de vida.
Finalmente, Waddington hizo contribuciones notables no sólo al estudio de la evolución y el desarrollo de los seres vivos, sino que cuestionó y reflexionó profundamente sobre la manera en que nos enfrentamos al estudio de la complejidad, y en particular de la biológica. En su libro Herramientas para el pensamiento propone una serie de principios o herramientas que pueden ayudar a estudiar un mundo sumamente complejo y rápidamente cambiante. En este texto se reivindica la necesidad de cuestionar continuamente sobre cómo y por qué se investiga, mostrando que, de no hacerlo, se termina participando en programas de investigación dominantes que pueden tener importantes sesgos y limitaciones desde el punto de vista científico y en su relación con gobiernos, empresas y ejércitos. Su libro invita a aproximarse con una serie de propuestas concretas a los comportamientos difíciles de predecir, a los fenómenos que surgen de interacciones de diversos factores y, en general, a un mundo necesitado de profundas transformaciones.
Foto de grupo en Oaxtepec
De los asistentes a las Conferencias Waddington en Serbelloni, unos cuantos sobrevivieron y pudieron acudir a la convocatoria de Germinal Cocho para asistir a la reunión de Oaxtepec. Desafortunadamente, Conrad Waddington falleció en 1975. Otros brillantes científicos tomaron rumbos que los alejaron de la inquietud de trabajar en la biología teórica. Uno de ellos fue John Maynard Smith fallecido en 2005, autor del excelente texto Mathematical Ideas in Biology, quien enfocó su trabajo por los rumbos más conservadores del neodarwinismo y en cuyos últimos libros ya se deja entrever un posible acercamiento con la biología de sistemas.
Brian Goodwin, estudiante de doctorado de Maynard Smith, fue uno de los más entusiastas impulsores de la biología teórica y enemigo declarado de la ciencia reduccionista que, por cierto, no se debe confundir con “reductiva”, ya que el método reductivo de la ciencia consiste en ir a los componentes de un sistema para explicar el comportamiento del todo, en otras palabras, dividir para entender; el reduccionismo es pensar que ésa es la única manera de hacer ciencia (para una discusión más profunda se aconseja leer el libro El biólogo dialéctico de Richard Lewontin y Richard Levins, quienes también asistieron a las Conferencias Waddington en su fase en Italia). Después de trabajar en la Universidad de Sussex, Brian encontró la manera de armonizar su trabajo científico con su posición social progresista, incorporándose al proyecto de educación para la clase trabajadora en la Open University, proyecto diseñado por el laborismo progresista para tratar de romper el monopolio de las universidades clasistas y elitistas en Gran Bretaña. Brian se retiró y falleció prematuramente en 2008 en un desafortunado accidente de bicicleta.
Otro asistente tanto a Serbelloni como a Oaxtepec fue René Thom, admirado por muchas razones pero la que a nosotros nos emociona más es que, a pesar de ser un individuo de pensamiento conservador, mantuvo las posiciones más progresistas cuando en Francia se imponía el malhadado experimento de llevar a la enseñanza los métodos axiomáticos de Nicolas Bourbaki. Para los propósitos que aquí nos interesan hay que arrojar luz sobre la síntesis que hizo Thom de las teorías matemáticas de los sistemas dinámicos, la topología diferencial y los problemas biológicos de la morfogénesis. Todo ello fue expuesto en su libro Estabilidad estructural y morfogénesis, en donde habla de un tema que no ha sido aún siquiera satisfactoriamente planteado: el problema del origen de la forma de los seres vivos. La teoría que expone Thom en su libro puede ser buena, regular o mala, pero es una teoría científica y como tal debe de contener el germen de la refutabilidad y puede y debe ser discutida, debatida, mejorada y eventualmente validada o desechada.
Aún restan dos personajes que a sistieron tanto a Bellagio como a Oaxtepec: Chistopher Zeeman y Lewis Wolpert. Chistopher Zeeman es un famoso matemático por sus aportaciones en la topología y la teoría de las singularidades, esta última lo hizo estar cerca de René Thom e intentó, sin éxito, popularizar las aplicaciones de la teoría de catástrofes del francés; sin embargo fue muy querido y apreciado por la comunidad científica debido a su originalidad y bonhomía. Sus trabajos en la teoría de los sistemas dinámicos y en la teoría de nudos le han hecho ganar un merecido lugar en el panteón de los matemáticos. Por último, Lewis Wolpert, fue un destacado biólogo sudafricano educado y radicado en Gran Bretaña. Se le reconoce su labor en contra de la contaminación religiosa en la ciencia, como lo es el llamado diseño inteligente, y en el campo científico por ser autor de la teoría posicional de la morfogénesis y por la frase —medio chusca pero medio en serio— que dice: “no es ni el nacimiento, ni el matrimonio o la muerte, sino la gastrulación el evento más importante de la vida”. Wolpert es el único sobreviviente de las Conferencias Waddington originales y también asistió a la mexicana.
Colofón
La Conferencia Waddington en Oaxtepec en 1987 no hubiera sido posible sin el trabajo de José Luis Rius y Francisco Lara Ochoa, pero la paternidad intelectual le corresponde a Germinal Cocho, un médico mexicano nacido en España que transitó de su licenciatura en medicina a su doctorado en física de partículas elementales para constituirse en un verdadero pensador universal. A él corresponde el mérito de ser el primer biólogo teórico en la historia de la ciencia moderna mexicana (posiblemente antecedido por Alfonso Herrera). Cocho ha sido maestro de generaciones de académicos mexicanos y sus aportaciones a la biología teórica son indelebles.
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Referencias Bibliográficas
Lewontin, R. y R. Levins. 1987. El biólogo dialéctico. Biblioteca Militante-Arte y Filosofía, Buenos Aires. 2016.
Thom, René. 1977. Estabilidad estructural y morfogénesis: ensayo de una teoría general de los modelos. Gedisa, Madrid. 1997.Waddington, C. H. 1968. Hacia una biología teórica. Alianza editorial, Madrid. 1976._____.1977. Tools for Thought. Basic Books, Michigan. |
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| Mariana Benítez Instituto de Ecología, Universidad Nacional Autónoma de México. Es egresada de biología de la Facultad de Ciencias de la UNAM. Cursó la maestría en dinámica no lineal y sistemas complejos de la UACM y el doctorado en ciencias biomédicas en la unam. Ha estudiado el desarrollo de los seres vivos y los agroecosistemas desde un enfoque sistémico. Pedro Miramontes Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. Es físico, maestro y doctor en ciencias, todo por la UNAM. Actualmente es profesor de tiempo completo en la Facultad de Ciencias de la unam. Es miembro fundador del Grupo de Biomatemáticas de la UNAM. |
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cómo citar este artículo →
Benítez, Mariana y Pedro Miramontes. 2017. De Serbelloni a Oaxtepec: en busca de una biología teórica. Ciencias, núm. 126, octubre-diciembre , pp. 18-25. [En línea]. |
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| Matthew Jarron | |||||||||||
| Las adquisiciones de mi museo son numerosas: en la última semana he conseguido una marsopa, dos mangostas, un tiburoncito, una anguila de 8 pies de longitud y 150 libras de peso, una joven avestruz y dos costales de monos. Desde luego, todos muertos. D’Arcy Thompson |
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D’Arcy Wentworth Thompson nació en Edimburgo en 1860 y cuando tenía sólo veinticuatro años obtuvo la cátedra de biología en el University College, Dundee, Escocia (actualmente University of Dundee); se hizo cargo de ella en 1885 y la ocupó durante treinta y dos años y medio hasta que en 1917 optó y obtuvo la cátedra de historia natural de la University of Saint Andrews, un puesto que mantuvo treintaiún años, hasta su muerte en junio de 1948. Así, Thompson tuvo el privilegio de ser profesor durante casi sesenta y cuatro años, un récord que difícilmente será superado.
D’Arcy llegó a Dundee cuando el University College tenía sólo un año de haber iniciado labores bajo los auspicios de dos miembros de una prominente familia de industriales: Mary Ann y John Boyd Baxter; uno de los principios —único en su época— sobre los que Mary Ann insistió en fundarlo, fue que tanto los estudiantes hombres como las mujeres, recibieran los mismos cursos. Inicialmente, el College era una pequeña institución, pero tenía todo el empuje para crecer.
El 25 de enero de 1885, D’Arcy inició su conferencia inaugural de la siguiente manera: “sólo puede haber una verdad en la plenitud del conocimiento y aquel que trabaja humilde y sinceramente por descubrirla no trabaja para sí mismo sino para todos los seres humanos”. Luego de esta impresionante presentación, debe haber sido descorazonador descubrir que en su primera clase sólo se habían inscrito dos estudiantes. Sin embargo, muy rápidamente se convirtió en un profesor popular y, a finales del siguiente periodo escolar, podría ufanarse de eso al decir: “mi grupo de botánica, con veintiún o veintidós estudiantes, es ahora el más numeroso del College”.
En aquél entonces, el departamento en donde trabajaba D’Arcy era responsable de la enseñanza tanto de zoología como de botánica, pero en 1888 solía decir: “perdió una materia pero ganó un colega”. Gracias a una donación de James Martin White —quien también patrocinaba el museo de zoología— se fundó el departamento de botánica, y otro gran académico interdisciplinario, Patrick Geddes, se hizo cargo de la nueva cátedra; a la postre, éste y D’Arcy habrían de ser, de por vida, grandes amigos.
D’Arcy se convirtió entonces en profesor de la cátedra Boyd Baxter de historia natural. Con una nueva donación del patronato de John Boyd Baxter y el apoyo de Martin White, los departamentos de biología se expandieron y el número de estudiantes siguió en aumento. Es probable que al asistir por primera vez a una clase de D’Arcy, los estudiantes se sintieran intimidados; de hecho, podía ser muy impaciente con quienes no se tomaban la materia en serio. El profesor Peacock, su sucesor, recordaría más tarde sus quejas respecto de los alumnos perezosos: “no me importa darles de comer en la boca, pero no soporto que no empiecen a mover las quijadas”. Sin embargo, para quienes querían y se esforzaban en aprender, era inspirador.
Según el periódico Dundee Advertiser: “se dice que tiene el don de entusiasmar al más apático [...] Orador sobrio y elegante, sus imágenes literarias son, a la vez, delicadas y profundas”. Peacock evocaba: “afortunados aquellos que lo vieron ilustrar con dibujos o pedazos de cuerda y de papel o pompas de jabón las explicaciones de la matemática del panal, la concha del nautilo y otras cosas tan recónditas como ésas”.
Conforme pasaba el tiempo y sus conocimientos (y excentricidades) crecían, sus conferencias volviéronse aún más extraordinarias. Una de sus últimas alumnas lo recuerda así: “no aprenderías zoología, pero te educabas. Mientras se te pegaba un poco de latín, te maravillabas con la inmensa belleza de los pequeños foraminíferos cuyas diminutas conchas calcáreas han ido a formar tan gran parte de los pisos oceánicos, te enterabas de cómo veía Aristóteles el erizo de mar y de cómo la historia natural de los gusanos palolo —que se congregan regularmente en los mares tropicales, alrededor de Samoa— era un cuento de hadas y no sólo una referencia útil acerca de los hábitos migratorios de los animales inferiores [...] Nunca dejaba de maravillarnos: nos llevaba a descubrir integralmente la belleza de todo el reino animal y no te limitaba a aprender minucias sobre una sola especie”. D’Arcy creía que en la enseñanza de la biología “los principios generales lo son todo, los detalles menores, nada”.
En el discurso de inauguración del ciclo escolar 1903-1904, D’Arcy dijo con frecuencia: “cada vez me impaciento más con el programa tradicional y los exámenes convencionales. Es un placer enseñar los grandes principios de la biología y es bueno aprenderlos, pero resulta mucho más fácil aplicar exámenes en los que se pregunten cosas insignificantes. No sólo me irrita sino que me siento apabullado cuando, durante las semanas o los días previos a un examen departamental, mis mejores alumnos sólo pueden interesarse febrilmente por la disposición de las patas de una langosta marina o se muestran ansiosos por recordar cuántos dientes tiene un gato [...] Pero exactamente del mismo modo que subo y bajo las escaleras para ir a mi laboratorio sin enterarme de cuántos escalones hay, he subido y bajado durante muchos años los campos de la historia natural y son muy pocos los hechos de este tipo que recuerdo. Si hace falta puedo buscarlos y con eso me basta”.
Para apoyar su docencia, D’Arcy usaba mapas, muestras de organismos en portaobjetos y modelos de todo tipo. Estos auxiliares didácticos incluían impresionantes colecciones de litografías de cartas geográficas francesas y una gran serie de reproducciones de invertebrados hechos en vidrio, a semejanza de los creados por los artistas alemanes Leopold y Rudolf Blaschka; comisionaba a artistas locales para que fabricaran modelos para sus clases o bien los ordenaba a París, Berlín y Praga.
Pero, sobre todo, lo que necesitaba D’Arcy era un museo con muestras representativas de cada uno de los principales grupos de organismos. Esto devino prioridad desde su llegada a Dundee y, en su primer informe anual, escribiría: “ha habido un considerable progreso con respecto de la creación de un museo. Pero he de señalar que, si bien he asumido su desarrollo como parte de mis obligaciones, ese trabajo conlleva grandes gastos, además de los relacionados con equipar y mantenerlo como laboratorio de enseñanza. Yo mismo he preparado 600 frascos con especímenes para la colección permanente y otros, raros y valiosos, se han comprado”.
Piezas para el museo
La pasión de recolector naturalista de D’Arcy hacía de su trabajo en el museo un placer. Al principio, él preparaba personalmente los especímenes pero, muy pronto, advirtió: “si mi museo ha de crecer y madurar sustancialmente, se requiere un asistente calificado”; y la ayuda llegó en la persona de Alexander Rodger, quien se convirtió rápidamente en la mano derecha de D’Arcy; fue posible entonces que, entre los dos, ensamblaran los huesos de muchos esqueletos y preservaran numerosos especímenes en frascos de alcohol.
D’Arcy envió a Rodger a distintas expediciones para hacerse de muestras para el museo: en 1889 fue a Orkney, en donde se habían varado ciento cincuenta ballenas piloto; a Newfoundland y el estrecho de Davis en 1892 a bordo del ballenero Esquimaux; en 1893 a Noruega con el propio D’Arcy y algunos estudiantes; y en otro ballenero, el Active, al este de Groenlandia, en 1894. Un año después Rodger dejó Dundee para ser curador del Museo de Historia Natural de Perthshire; en relación con la calidad de su trabajo, D’Arcy constató: “nuestro museo se ha enriquecido de muchas maneras gracias a su destreza. Su última contribución fue dejar montados, listos para su exhibición, algunos de nuestros especímenes más grandes; en particular, los excepcionalmente delicados esqueletos de la jirafa y del elefante de India”.
En 1893 se amplió el edificio del que disponía D’Arcy a fin de que fuera un espacio apropiado para montar y cuidar un museo; en el edificio ampliado, el museo ocupó dos niveles. El profesor Peacock lo recordaría así: “el museo era el orgullo del departamento. Sus instalaciones ocupaban una amplia estancia de casi treinta pies de altura y veinticinco pies de lado; [las colecciones] se distribuían en dos secciones: la inferior, al nivel del primer piso; la superior, en forma de una galería que se desplegaba en corredores a lo largo de las cuatro paredes del segundo piso”.
En la mayor parte del espacio adyacente a las paredes y en el área central, las piezas del museo se exhibían en cajas de vidrio; a su vez, la colección de insectos se mostraba en adecuados estuches de caoba. En el centro del primer piso, sostenidos por sí mismos o colgados del techo, había grandes esqueletos. Los especímenes estaban organizados según su ordenamiento taxonómico. Claramente, el museo tenía un sistema de clasificación pero, en sus primeros tiempos, no parece haber existido el catálogo completo de sus muestras. Sólo algunas pequeñas partes de la colección original están plenamente documentadas: había una colección de muestras de la famosa expedición del Challenger (18721876), otras, adquiridas en Yokohama, y un catálogo de la colección de crustáceos, publicado en su día.
Con el tiempo, D’Arcy construiría “un museo con tal riqueza de materiales que pocas universidades de Gran Bretaña podrían rivalizar con él”. En 1903, D’Arcy hacía el siguiente recuento: “en primer lugar, el museo contiene especímenes recolectados por mí y por mis alumnos en muchas partes del mundo, en segundo lugar, material traído a casa desde los mares del Ártico y de la Antártida por los balleneros de Dundee y, finalmente, colecciones misceláneas parcialmente adquiridas por compra o, en su mayoría, mediante donaciones e intercambios. Los materiales recolectados por nosotros mismos provienen principalmente de los mares británicos, de Noruega, de Labrador, del estrecho de Davis, de Japón, de Kamschatka, del mar de Bering y de Alaska. Entre muchas otras colecciones, tenemos una valiosa serie de réplicas [de la expedición] del Challenger donada por el Patronato del Museo Británico con el que, además, estamos en deuda por habernos obsequiado también numerosos plumajes de aves y otros materiales. Los crustáceos y picnogónidos provienen de las expediciones de exploración del océano profundo de los buques Travailleur, Talisman, Triton, Investigator, Ingolf y Albatross; varias colecciones de organismos de los Mares del Sur llegaron desde el Museo Godeffroy, una gran parte de los materiales correspondientes a Polyzoa [hoy Bryozoa] fueron donados por la señorita Jelly, los especímenes de hormigas europeas son aportes del profesor Forel y los de termitas del doctor Haviland; una colección de conchas marinas se debe al obsequio del señor John Ramage y las colecciones de aves de India tienen el siguiente origen: las del norte, de un coleccionista desconocido, y las del sur del señor Atholl Macgregor; finalmente, las aves de las Islas Falkland se deben al señor John Cooper”.
Era un hábito de D’Arcy recolectar tantos especímenes como pudiera, conservar algunos para el museo y vender o intercambiar otros. Muchos de los que se exhibían fueron adquiridos en casas especializadas como la de Edward Gerrard en Camden Town, Londres; por ejemplo, fue ahí donde D’Arcy compró, en 1898, dos de sus piezas más valiosas: el par de huias (pájaros neozelandeses ahora extintos). Asimismo, D’Arcy hacía llegar a la casa Gerrard para su preparación; materiales conseguidos por él aquí y allá así, luego de su expedición por el mar de Bering en 1898, envió varios barriles con pieles de leones marinos, bueyes almizcleros, nutrias marinas, zorros del Ártico, glotones y armiños. Alguna de estas piezas volvería a Dundee mientras que otras quedarían en el Museo Británico o en diversas instituciones.
D’Arcy compró muchas muestras a Cross, casa de importación de animales en Liverpool, reputada como “el más grande establecimiento de comercio zoológico en el mundo”. En 1885 le escribió a William Cross para pedirle que le avisara cuando alguno de sus animales muriera y, por lo regular, Cross le daba la primera opción de compra. Un acuerdo semejante tuvo lugar con la Zoological Society Gardens (actualmente Zoológico de Londres); D’Arcy solía recibir cartas como la siguiente del señor E. Ockenden: “ayer le envié el cuerpo de un puercoespín brasileño, así como un camaleón y una culebra ratonera [...] nuestra jirafa hembra no está bien y es de esperarse que muera un día de éstos”, para agregar, seis semanas después: “se le ha enviado por ferrocarril el esqueleto de una jirafa”.
Muchos especímenes fueron donados por coleccionistas privados tanto locales como de todo el mundo. Una de éstas fue la señorita E. C. Jelly, autora de un importante catálogo sobre el filo Bryozoa: en 1894 le envió a D’Arcy, por correo y en pequeñas remesas, una parte de su colección “con la esperanza de que pueda formar un núcleo de mi rama favorita de estudio”. Ulteriormente envió a Dundee al menos 467 fósiles, 275 piezas recientes y ochenta especies británicas, todas montadas y correctamente identificadas. Por ello, D’Arcy solicitó del gobierno una pensión de veinte libras anuales para ella y pudo enriquecer la colección de la señorita Jelly con especímenes de sus propias expediciones y viajes al mar de Bering.
Flotas balleneras
Pero tal vez la fuente más significativa de piezas para el museo fue la flota ballenera de Dundee. A la llegada de D’Arcy, la actividad ballenera era todavía una de las actividades económicas más importantes de la ciudad; hasta dieciséis barcos zarpaban al inicio de cada año, primero hacia el mar de Groenlandia a cazar leones marinos y luego hacia el estrecho de Davis en busca de ballenas. Volvían en el otoño a casa con dos productos fundamentales: aceite y barbas de ballena; el primero era un ingrediente básico para la principal industria de Dundee: el procesamiento del yute; el segundo se usaba casi exclusivamente en la fabricación de corsés.
Muy pronto, D’Arcy se las ingeniaría para conocer a los capitanes de los balleneros de quienes llegó a decir que “siempre han sido los mejores amigos del museo, pues le traían tantos epecímenes que se decía que su museo albergaba, posiblemente, la mejor colección de zoología del Ártico en el mundo. Así pudo hacerse de material suficientemente valioso para intercambiar con otros museos y coleccionistas. Ya en octubre de 1885, William Cross le escribe: “me será muy grato, en cualquier momento, recibir información de cuando tenga usted cualquier animal del Ártico así como de su precio”. En noviembre de 1886, D’Arcy registró “la llegada de 9 crías de ballena —quizá el primer rebaño de ballenatos visto por el ojo de un naturalista”.
Pero fue hasta 1892 que la colección del Ártico realmente empezó a consolidarse, cuando D’Arcy persuadió a los propietarios del S. S. Esquimaux, Messrs David Bruce & Co, y a su capitán Jeffrey Phillips de que permitieran que su asistente Alexander Rodger los acompañara en su viaje anual. “A Rodger lo proveyeron de dragas, redes de arrastre y otros aparatos y se le instruyó para que se dedicara diligentemente a buscar especímenes, tanto vertebrados como invertebrados, para una colección de historia natural”. Aunque a Rodger no se le permitía en modo alguno interferir con las tareas propias de la embarcación, se decía que las colecciones que obtuvo eran mejores que las de expediciones científicas mucho más equipadas.
Dos años después, D’Arcy recibió un subsidio de 40 libras para que Rodger hiciera una nueva travesía, ahora en el Active, durante la temporada de 1894, en un viaje a Spitsbergen en el este de Groenlandia. Al mismo tiempo, David Dickson, uno de los estudiantes de D’Arcy, se embarca en otro navío hacia el estrecho de Davis: “ambos regresaron a casa en el otoño con un enorme acervo de especímenes”.
Durante los siguientes años, los capitanes de los balleneros siguieron recolectando piezas para el museo; los que contribuían más frecuentemente eran los capitanes Robertson y Milne, seguidos de los Mackay, Adams y Fairweather. En un reporte de 1897, W. T. Calman, otro de los asistentes de D’Arcy, consignó: “como lo hemos estado durante los últimos años, seguimos en deuda con los capitanes de la flota ballenera de Dundee por las nuevas piezas de nuestras colecciones del Ártico; en particular, con el capitán Robertson por su donación del hermoso esqueleto de un buey almizclero”. Dos años después, el capitán Milne, del ballenero Eclipse, presentó “un espécimen, único en Gran Bretaña, de Umbellula encrinus, un pólipo del orden Alcyonacea que había traído de Groenlandia”. D’Arcy halló espacio hasta para las mismas ballenas: el profesor Peacock recordaba que el museo tenía el esqueleto de una “Balaena mysticetus de veinte pies [...] la enorme cabeza de una ballena franca de Groenlandia y tres cráneos de narval”.
W. T. Calman tenía un interés particular en los crustáceos y, por mucho, fue gracias a sus esfuerzos que la colección del museo de este subfilo de los artrópodos fue reconocida como la mejor de Escocia. También se debe a él la compilación del primer volumen (que resultó ser el único) del catálogo del museo en el que se incluía a crustáceos y picnogónidos y que fue publicado en 1901. Dos años más tarde, Calman dejó Dundee para ser encargado de los crustáceos de la sección de historia natural del Museo Británico en Londres, actualmente Museo de Historia Natural.
Docencia e investigación
Desde el principio, las colecciones del museo fueron usadas no sólo para la docencia sino, también, para la investigación. En 1886, D’Arcy informó al Consejo del College: “el trabajo original que se ha venido desarrollando en mi laboratorio está principalmente relacionado con el sistema nervioso de la lamprea y con el desarrollo del cráneo de los cetáceos”. Según The College Magazine, “en investigación original, especialmente en el departamento de morfología de vertebrados, el trabajo del profesor D’Arcy Thompson es conocido y apreciado por los zoólogos tanto en este país como en el extranjero”. D’Arcy animaba a sus estudiantes más avanzados a escribir sobre su investigación en el museo y, en 1888, recibió un apoyo económico del ex preboste Hugh Ballingall “para empezar a publicar los resultados del trabajo científico hecho en nuestro propio laboratorio o en cualquier lugar donde nosotros proveamos los recursos [...] este empeño nos ha dado abundantes resultados y nos ha ganado mucho reconocimiento y cooperación en todos lados”. En total, se publicaron doce artículos entre 1888 y 1890 bajo el título de Studies from the Museum of Zoology (cinco sobre el propio trabajo de D’Arcy) pero, lamentablemente, no hubo más recursos para continuar haciéndolo.
Una y otra vez, D’Arcy se dedicó a alentar la investigación de otras personas más que la suya propia. En 1903 explicaba: “hemos tratado de hacer que el museo, hasta donde es posible, sea un centro de encuentro con otras instituciones, no sólo de intercambio de especímenes sino de materiales para estudios específicos”. En su reporte de 1902 al College Council daba un buen ejemplo del uso del museo y sus especímenes por investigadores de todos lados: “nuestra colección de Caprellidae ha sido examinada por el doctor Paul Mayer, de Nápoles, nuestros Alpheidae, reportados por el doctor H. Coutière, de París, nuestros isópodos terrestres, revisados por el doctor C. Chilton, quien trabajó en nuestro museo durante un tiempo el último invierno y elaboró una monografía sobre esos organismos en Nueva Zelanda, nuestros gusanos nemertinos del estrecho de Davis han sido el objeto de un reporte del señor R. C. Punnett, de Saint Andrews, y el doctor neozelandés H. M. Kyle ha descrito un pez plano de nuestras colecciones como un pez de un nuevo género”.
Al año siguiente se enviaron materiales del museo a los Estados Unidos, Nápoles, Berlín y La Haya y “el doctor Iijima, de Tokio, visitó nuestro museo y, al examinar nuestra colección de esponjas hexactinélidas japonesas, halló un representante de un nuevo género”. Mientras tanto, Calman había publicado sus investigaciones sobre los crustáceos en las Transactions of the Royal Society of Edinburgh, Proceedings of the Linnean Society of London, Quarterly Journal of Microscopal Science, Annals of the New York Academy of Science y otras revistas. De los veintiséis artículos publicados por el departamento entre 1893 y 1902, trece eran de Calman y sólo seis de D’Arcy.
On Growth and Form
Sólo cuando su carga docente y administrativa disminuyó, D’Arcy pudo empezar a trabajar en su más ambicioso proyecto de investigación: On Growth and Form, el trabajo por el que es hoy internacionalmente aclamado. Aunque fue publicado sólo hasta 1917, su último año en Dundee, D’Arcy había reflexionado en él durante mucho mucho tiempo. Ya el 18 de octubre de 1889 en una carta a Mary Lily Walker, una de sus estudiantes, anunciaba: “me he servido de la matemática y creo haber descubierto algunas maravillas insospechadas en relación con las espirales de los foraminíferos”. Una vez más, en el museo halló D’Arcy los especímenes cuyo crecimiento y forma explora en su libro: foraminíferos, radiolarios, la concha del nautilo y otras conchas; pájaros huia, pies de artiodáctilo, cráneos de primate y mucho más.
Luego del traslado de D’Arcy a Saint Andrews, Doris Mackinnon se hizo cargo del departamento de historia natural de Dundee entre 1917 y 1919; Doris había sido su asistente y había participado como ilustradora de On Growth and Form. Entonces, la cátedra Boyd Baxter fue puesta nuevamente a concurso: aunque Calman optó por ella y D’Arcy mismo fue consultado para la adjudicación, el puesto se le asignó a James Fairlie Gemmill, un biólogo marino proveniente de Ayrshire que había sido profesor de zoología en el Glasgow Provincial Training College. Lamentablemente, el tiempo que estuvo Gemmill en Dundee fue muy breve y se vio lastrado por su mala salud: murió en 1926.
Su sucesor fue Alexander David Peacock, nativo de Newcastle, que había estudiado y enseñado en la ciudad. Luego de haber trabajado como entomólogo en Nigeria y de haberse infestado de piojos en las trincheras de la Primera Guerra Mundial, llevó a cabo importantes investigaciones en enfermedades transmitidas por insectos. Entonces, las nuevas piezas del museo reflejaron los intereses de Peacock: se adquirieron varias colecciones de insectos, algunas de las cuales fueron recolectadas por expediciones de estudiantes a las islas de Rona y Raasay en la década de los treintas.
Peacock acabó siendo amigo de D’Arcy, que recordaba: “algunas veces yo recibía una de sus postales características en las que me pedía que le enviara un espécimen de la que había sido su colección. Él me indicaba dónde buscar, en qué cajón y qué estuche y así por el estilo, con toda precisión. Pero si yo le preguntaba a D’Arcy algo sobre la historia de especímenes particularmente interesantes, raramente podía obtener alguna respuesta diferente de ‘pregúntele a Calman’; y cuando yo recurría a Calman, la respuesta era ‘pregúntele a D’Arcy’”.
Museo desahuciado
En 1957, el edificio que albergaba el museo fue demolido junto con sus vecinos para poder construir la nueva University Tower. Los recortes presupuestarios y el cambio de prioridades dejaron sin sede sustituta a las colecciones de D’Arcy. El último intento del profesor Peacock, antes de su retiro en 1956, para “decidir el destino del museo zoológico desahuciado que alguna vez había sido el motivo de orgullo y contento de D’Arcy” fue verdaderamente mal recibido pues, “por su mera naturaleza y su enorme cantidad, la colección de especímenes era más que opulenta”.
Peacock envió partes de la colección al Museo de Historia Natural del Museo Británico y al Museo Real de Escocia en Edimburgo. Sólo se conservó una parte de la colección para ser usada en la docencia; la mayoría se almacenó a la espera de que se construyera una sede adecuada. Cuando, en 1972, se inauguró el nuevo Biological Sciences Institute, las colecciones volvieron a exhibirse y esto llevó a la creación de un pequeño museo usado para la docencia pero que no estaba abierto al público.
Museo de Zoología D’Arcy Thompson
En 2007, a las actividades de docencia en ciencias de la vida de la universidad se le dio el espacio en el que se desarrollan hasta la fecha, en el edificio Carnelley; al museo se le asignó un lugar donde crear una versión más grande y accesible del mismo y se le nombró Museo de Zoología D’Arcy Thompson para honrar a su fundador. Por ahora, las colecciones están bajo el cuidado de los servicios museográficos de la Universidad de Dundee y los muestrarios nuevos han sido diseñados conjuntamente por el curador universitario, Matthew Jarron, y la curadora honoraria de zoología, Cathy Caudwell. Ahora el museo está abierto al público durante los meses de verano y, para conferencias y otras actividades, durante todo el año.
El museo aún se usa para la enseñanza de las ciencias biológicas y las ciencias biomédicas, pero ahora también es aprovechado por estudiantes de anatomía, creación literaria, bellas artes, antropología forense, ilustración, arte médico y forense, filosofía y otras carreras. La colaboración con los estudiantes de arte ha probado ser particularmente fructífera pues ha dado lugar a distintas exposiciones en sitios específicos de sus instalaciones. Gracias a un subsidio de la Art Fund, el museo ha podido hacerse de una significativa colección de obras de grandes artistas que se inspiraron en el trabajo de D’Arcy y que incluyen a Henry Moore, Richard Hamilton, Salvador Dalí y Peter RandallPage.
Asimismo, ahora el museo tiene la posibilidad de involucrarse en iniciativas de mayor envergadura; por ejemplo, en estudios como el de la International Thylacine Database y el hms Challenger Collections Project.
El interés creciente sobre D’Arcy Thompson y su trabajo también ha llevado a muchos investigadores de todo el mundo a visitarnos con el propósito de conocer la colección original. El curador mismo se ha involucrado en una amplia investigación sobre D’Arcy y el museo, que lo ha llevado a publicar varios artículos recientemente. En 2017, el museo coordinó las numerosas actividades que tuvieron lugar alrededor del mundo para conmemorar el centenario de On Growth and Form mediante la página web www.ongrowthandform.org y organiza una gran conferencia y exposición para octubre de 2017. Gracias a éstas y otras actividades, el trabajo de D’Arcy seguirá inspirando, durante los años por venir, a científicos, artistas y muchos otros estudiosos.
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Referencias Bibliográficas
D’Arcy Thompson, Ruth. 1958. Carta de D’Arcy a su abuelo fechada el 10 de octubre de 1885, en D’Arcy Wentworth Thompson: The Scholar-Naturalist, 1860-1948. Oxford University Press, Oxford. _____. 1958. Scholar-Naturalist. Oxford University Press, Londres. Jarron, Matthew. 2017. “Cell and tissue, shell and bone, leaf and flower-On Growth and Form in Context”, en Mechanisms of Development, vol. 145, pp. 22-25. Jelly, Eliza C. 1889. A synonymic catalogue of the recent marine bryozoa, including fossil synonyms. Dulau & Co, Londres. Rodger, Alexander. 1892. “Preliminary Account of Natural History Collections made on a Voyage to the Gulf of St Lawrence and Davis Straits”, en Proceedings of the Royal Society of Edinburgh, vol. 20, pp. 154-163. Hemerografía
Manuscritos y cartas de la University of St Andrews Library Special Collections y de los University of Dundee Archive Services. Diarios Dundee Advertiser y The College. |
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| Matthew Jarron Curador de los Servicios del Museo de Zoología D’Arcy Thompson, Universidad de Dundee. Es curador de los servicios en la Universidad de Dundee, lo cual incluye la responsabilidad del Museo de Zoología de D’Arcy Thompson. Es autor y editor de varias publicaciones, incluidas Growing and Forming: Essays on D’Arcy Thompson y Transformations: The D’Arcy Thompson Comic, ambas publicadas en 2017. También dirige en la red el sitio dedicado al centenario de On Growth and Form: https://www.ongrowthandform.org. |
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cómo citar este artículo →
Matthew Jarron. 2017. El Museo de zoología D’Arcy Thompson: de bestias grandes y pequeñas. Ciencias, núm. 126, octubre-diciembre , pp. 30-38. [En línea]. |
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| Anayansi Sierralta Gutiérrez y Lev Jardón Barbolla |
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A lo largo de la historia de la biología se encuentra un debate
recurrente y persistente en torno a qué procesos determinan con mayor fuerza las características de los seres vivos. ¿Están las características de un organismo previamente determinadas en una estructura, fuerza o molécula interna? ¿Qué papel juega el proceso de desarrollo en la conformación de los organismos adultos? ¿Hasta qué punto es flexible ese proceso de desarrollo? ¿Intervienen en él señales externas a los organismos? Este debate tiene un correlato en el campo de la herencia, donde durante buena parte del siglo xix e inicios del xx fue postulado, al interior de la biología, por diferentes programas de investigación, la posibilidad de que los organismos heredasen de una generación a otra características adquiridas durante su propio ciclo de vida. Esta concepción iba acompañada muy de cerca por la cuestión sobre si la variación en las características biológicas de los organismos (lo que en sentido amplio llamamos fenotipo) pudiese ocurrir de manera dirigida o con la finalidad de responder directamente a las características del medio. A esta escuela se le llamó neolamarckismo y fue uno de los programas de investigación rechazados por la síntesis moderna de la biología evolutiva en la década que va de 1930 a 1940.
Como todo hecho en la ciencia, este rechazo tuvo claroscuros. Por una parte, articuló lo que sin duda ha sido el programa de investigación más fructífero que haya tenido la biología –aquel de la propia síntesis moderna–, pero al mismo tiempo generó no sólo limitaciones (en lo que correspondería a su heurística negativa), sino que fue caldo de cultivo para los planteamientos del determinismo genético. Efectivamente, si la herencia es absolutamente dura y se puede rastrear todos y cada uno de los rasgos de los organismos a una fuente original de información que determina el desarrollo de forma inamovible –o sólo modificable gradualmente al paso de muchos millones de años–, la tentación de generar un discurso que pretendiese justificar con ello la dominación de clase, de género, el racismo y otras formas de opresión se tornó demasiado grande; tanto que en el caso de Fisher se concretó en ideas eugenésicas que formaron parte integral de su obra más conocida The genetic theory of natural selection y tuvieron eco hasta el determinismo genético a ultranza de Richard Dawkins, pretendiéndose en ambos casos explicar la existencia de una naturaleza humana controlada por los genes.
Sin embargo, esta trampa no era ni es el único camino, ni política, ni conceptualmente. A finales del siglo xx, al reivindicar a otra de las voces de la tradición dialéctica en evolución, Stephen J. Gould señalaba: “una teoría completa de la evolución debe reconocer la existencia de un equilibrio entre las fuerzas ‘exteriores’ del ambiente que imponen una selección a favor de la adaptación local y las fuerzas ‘internas’ que representan las restricciones de la herencia y el desarrollo”. Claro, hoy resulta sumamente debatible –y esto es en parte gracias a la obra del propio Gould– pensar que la única forma de relación evolutiva entre el medio y el organismo es la selección natural; sin embargo, el planteamiento de Gould tiene una gran virtud y es la de señalar la necesidad de ubicar las formas en las que interactúan los organismos (incluyendo su desarrollo) con el medio en que se desenvuelven. Hoy podemos pensar que esa interacción es efectivamente restrictiva, como señalaba Gould, para sentar la existencia de un límite a la acción de la selección natural, y en otros casos poiética o creativa al abrir posibilidades para la aparición de nuevas variantes fenotípicas en distintos contextos de desarrollo. Desde el punto de vista de la ontogenia, esto implica detenerse a pensar en la forma en que los factores del desarrollo pueden interactuar entre sí, abriendo o cerrando posibilidades en la conformación del fenotipo. Tal fue el eje del trabajo de Conrad H. Waddington y sobre cuyas resonancias en la biología nos proponemos abordar.
La biología en tiempos de Waddington
Una de las principales influencias para la biología del siglo xx fue el biólogo alemán August Weismann, quien rechazó la posibilidad de herencia de caracteres adquiridos a partir de sus estudios en embriología y citología. La visión de Weismann sobre la herencia y el desarrollo de los organismos es que hay una división del trabajo entre células del cuerpo (el soma) y células asociadas con la reproducción (la línea germinal o germen), de manera que las células del cuerpo reciben distintos “determinantes” o partículas que guían su desarrollo, mientras que las células de la reproducción conservan y transmiten dichas partículas a la siguiente generación. Los posibles cambios que a éstas les pudiera ocurrir, que de otro modo pasarían íntegras durante la herencia, son aleatorios, accidentales. Los cambios que experimentaran las células del cuerpo no podían ser transmitidos a la siguiente generación porque las partículas de la herencia se encontraban en las células reproductivas aisladas del soma. Weismann hizo un famoso experimento en el que amputó la cola a ratones durante varias generaciones y demostró que esos cambios somáticos no tenían efecto sobre la línea germinal; los ratones siguieron naciendo con cola en cada generación.
En la primera década del siglo xx, Walter Sutton relacionó la disociación cromosómica durante la meiosis con la segregación de caracteres hereditarios descritos por Mendel; y Thomas Hunt Morgan localizó en los cromosomas de la mosca de la fruta (Drosophila) las partículas de la herencia denominadas genes. A partir de ese momento, el estudio de la participación de los genes en las etapas tempranas del desarrollo comenzó como un campo nuevo y prolífico.
Surge así el consenso de que el desarrollo de los seres vivos se lleva a cabo por las interacciones celulares y las partículas determinantes existentes al interior de la célula. Se da entonces una separación entre los científicos enfocados en la embriología, quienes se dedicaron al estudio del citoplasma, y aquellos enfocados en la genética, los cuales estudiaron las partículas de la herencia en el contexto de la genética mendeliana y los principios weismannianos de la herencia.
Es en este ambiente de separación entre genética y embriología que tiene lugar la teoría sintética de la evolución. La unión entre el enfoque genético basado en Weismann y Mendel y el enfoque evolutivo de la teoría de la selección natural de Darwin dio origen, a mediados del siglo xx, a la síntesis moderna, también llamada neodarwinismo. Cabe mencionar que el uso del término neodarwinista para referirse a la síntesis es impreciso y crea confusión, pues en realidad el neodarwinismo fue la escuela de Weismann, que no sólo planteaba la idea de una herencia dura, sino procesos selectivos a todo nivel, incluso intracelular. Por otra parte, si bien es cierto que históricamente lo que prevaleció durante décadas al interior de la síntesis moderna fueron las concepciones más panseleccionistas, también lo es que parte del carácter distintivo de esta síntesis estriba en incorporar otros procesos evolutivos no selectivos (como la deriva o el flujo génico) y que plasmaron lo que Stephen J. Gould llamó la faceta pluralista de dicha síntesis correspondiente a los años treintas del siglo xx.
Para la síntesis moderna, las diferencias fenotípicas entre los organismos de una misma especie se deben a diferencias genéticas: los genes tienen efectos fenotípicos que pueden ser sujetos a selección natural, deriva génica y flujo génico. La manera como puede haber cambios genéticos es mediante mutación y recombinación, y el ambiente sólo puede inducir cambios por las condiciones extremas (como la radiación ultravioleta) y éstos nunca son dirigidos, es decir, las condiciones adversas no generan mutaciones benéficas. La evolución se lleva a cabo por medio de un proceso acumulativo de cambios genéticos que se traducen en cambios fenotípicos.
Poco a poco, el enfoque genético fue adquiriendo mayor impacto en otras áreas de la biología. Los genes dejaron de ser únicamente las partículas de la herencia para convertirse en motores del desarrollo, variación y, por supuesto, en las unidades sobre las que opera la evolución.
La relevancia que adquirieron los genes como parte de la explicación de los procesos biológicos es evidente en el trabajo de 1941 de Beadle y Tatum, "El control genético de las reacciones bioquímicas en Neurospora", donde de manera explícita se habla del control ejercido por los genes en los procesos fisiológicos. Se pretende estudiar tales procesos mediante la búsqueda de genes que, al sufrir mutación, no permiten que los procesos bioquímicos se lleven a cabo de manera normal, lo cual llevó a la conclusión de que, cuando se encuentran funcionando con normalidad, son los que controlan el funcionamiento bioquímico óptimo.
La influencia de este importante artículo en la biología se tradujo en un cierto retorno a la idea de una correspondencia biunívoca entre genes y características fenotípicas. Sin embargo, es importante ubicar que esta idea que surge de hecho por fuera de la síntesis no era compartida por los propios fundadores de la genética de poblaciones; por ejemplo, la primera gran aportación de Fisher tuvo que ver con el carácter multigénico de algunos rasgos fenotípicos, y su trabajo posterior, fundador de la genética cuantitativa, implica no sólo la concepción de que varios genes pueden estar involucrados en un rasgo fenotípico, sino además que él era consciente de que había interacción del genotipo y el medio. No obstante, para poder construir un modelo lineal tomó la decisión –metodológica, no necesariamente ontológica– de dejar fuera ese componente.
Por su parte, en su vibrante artículo "The interacton between nature and nurture", Haldane realizó un planteamiento muy cercano a la epigenética al señalar que la interacción de múltiples genotipos con múltiples ambientes daría como resultado una gama de fenotipos posibles. Además, no es posible olvidar que fue Haldane –con quien Waddington tuvo una fructífera colaboración– quien introdujo los términos cis y trans para describir las diferentes configuraciones de alelos mutantes en diferentes loci del genoma en organismos heterócigos, unas décadas antes de que estuviese disponible siquiera la secuenciación Sanger y de que dichos términos fuesen adoptados para describir formas de interacción en redes regulatorias. Esto es importante para no construir una idea de la síntesis moderna como un monolito y para poder entender mejor las posibilidades que abre la perspectiva de Waddington.
La propuesta de Waddington
Conrad H. Waddington tuvo formación en embriología, biología del desarrollo y genética, y desde la aparición de su texto "El epigenotipo", en 1942, hace manifiesto su interés por reconciliar la aproximación genética y la del desarrollo: “podemos señalar con satisfacción que el análisis del efecto de los genes ha progresado lo suficiente como para unirse con la embriología experimental. Los dos métodos de análisis, cuya aproximación al otro ha sido sólo una esperanza, pueden ahora venir juntos en la práctica para abordar los problemas no resueltos del epigenotipo”.
En este artículo, Waddington se refiere a la epigenética como el estudio de los “procesos involucrados en el mecanismo mediante el cual los genes del genotipo producen efectos fenotípicos” y propone el concepto de epigenotipo para referirse a los procesos del desarrollo que median entre el genotipo y el fenotipo.
Waddington menciona que el trabajo del genetista es estudiar la relación entre cambios genéticos y cambios fenotípicos, pero que el genetista generalmente no tiene interés en conocer los detalles y hace su trabajo sin preocuparse por cuáles son los procesos que conectan el genotipo con el fenotipo. Waddington considera que el entendimiento del organismo adulto no puede lograrse únicamente estudiando los componentes presentes en los cigotos e invita a estudiar los procesos causales que desembocan en el fenotipo.
El compromiso de Waddington con la genética es diferente del de sus contemporáneos representantes de la síntesis moderna y quizá guarda cierto paralelismo con los trabajos desarrollados por Schmallhausen en la Unión Soviética desde otra perspectiva. Waddington considera que el estudio de los genes es capaz de revelar aspectos del desarrollo que los estudios citoplasmáticos no, pero considera también que la relevancia genética sólo puede estar dada por una red de causas y efectos en las cuales hay momentos críticos que pueden cambiar el desenlace del proceso. Esto significa que el tener un conjunto de genes operando al inicio del desarrollo no asegura un fenotipo resultante, ya que hay distintas “decisiones” que son tomadas durante el momento del desarrollo y cuyo efecto puede ser mayor o menor, dependiendo de en qué momento ocurren.
Esto se conecta con otro de los conceptos importantes en el trabajo de Waddington: su metáfora del paisaje epigenético. Se trata de una representación del desarrollo como un paisaje, compuesto por una cima (que serían las condiciones iniciales del desarrollo) y distintos valles como rutas alternas de descenso. La forma del paisaje está dada por las redes de genes y sus productos que, al cambiar, tendrían un efecto sobre el paisaje y modificarían la probabilidad de que se elija uno u otro valle como vía de descenso, que en esta representación sería el fenotipo adulto.
Waddington tiene una visión del desarrollo en la cual los sistemas tienen a la vez plasticidad y robustez. La plasticidad permite que cuando hay cambios ambientales el sistema tenga la flexibilidad de dar respuestas diferentes, lo que en su metáfora del paisaje epigenético sería la capacidad de descender por distintos valles, esto es, resultar en diferentes fenotipos; mientras que la robustez permite que la red pueda soportar cambios –como alteraciones en la secuencia genética o en las condiciones ambientales– y que el resultado fenotípico sea considerablemente estable. Waddington acuña el concepto de canalización para hablar de las reacciones de desarrollo que se han ajustado hasta producir un resultado final sin importar las variaciones menores que pueda haber en las condiciones durante el curso de la reacción. Es decir, cuando un mismo fenotipo se desarrolla sin importar las modificaciones ambientales o genéticas.
Desde la aproximación de Waddington, los genes son factores cruciales para el desarrollo pero no tienen siempre una acción directa y sus efectos son dependientes de la actividad de la red génica en un ambiente específico. Esto resulta de gran relevancia cuando la evolución está a discusión, pues un sistema en el cual una modificación genética puede no tener un efecto fenotípico porque la robustez de la red amortigua los cambios es algo que demanda una explicación desde una perspectiva amplia de los fenómenos evolutivos, es decir, que vaya más allá de la afirmación ortodoxa que sostiene: “un cambio genético es un cambio fenotípico y el fenotipo está expuesto a las presiones de selección”, que fue el modelo que se construyó por razones metodológicas para abstraer las propiedades más generales del cambio en poblaciones, pero que derivó en distintas formas de reduccionismo ontológico. Por eso es importante resaltar que la noción misma de la red génica como una forma intermedia de totalidad, abre la posibilidad de pensar en elementos de orden superior al de los genes como sujetos del proceso evolutivo –no solamente selectivo–, limitando el empuje reduccionista a creer que las unidades pequeñas son más relevantes en sí mismas.
El reconocimiento de la importancia de la plasticidad fenotípica, esto es, que un mismo conjunto de genes puede dar lugar a distintos fenotipos dependiendo de las condiciones del desarrollo, está muy presente en las ideas evolutivas de Waddington y se puede observar en sus experimentos.
Dada su formación en embriología, Waddington sabía que los embriones de Drosophila, al ser expuestos a cambios de temperatura o a estímulos bioquímicos, presentan cambios en la estructura de sus alas y tórax en la etapa adulta, por lo que uno de sus experimentos consistió en ejercer tales presiones durante el estado embrionario de las moscas y seleccionar y reproducir aquellas que presentaran el fenotipo modificado. Conforme nuevas generaciones son expuestas al estímulo, mayor es la proporción de individuos que presentan el fenotipo deseado. Eventualmente, la reproducción de organismos con dichas características da lugar a descendencia con las alas y el tórax modificado incluso cuando se suspende el estímulo ambiental. A este proceso que consiste en “presionar” desde el ambiente para la aparición de una forma de carácter que después de un periodo de selección se conserva en la población (incluso si el estímulo original desaparece) se le denominó: asimilación genética.
De manera muy general, se trata de un proceso de herencia de caracteres adquiridos o si se quiere de herencia de caracteres expresados. A diferencia del experimento de Weismann con la amputación de la cola de los ratones, en esta prueba se procuró trabajar con fenotipos que se sabe que son posibles en las poblaciones. Una explicación para el fenómeno observado es que la variación genética, que en conjunto permite el fenotipo “diferente”, está presente en la población desde antes del experimento pero se encuentra dispersa, por lo que la mayor parte de las combinaciones alélicas que expresarían el fenotipo extremo se hallan por debajo del umbral de estímulo ambiental para expresarse. La prueba de Waddington permite que las combinaciones de genes que dan lugar al fenotipo en cuestión se presenten con mayor frecuencia en los individuos hasta el punto de no necesitar aplicar el estímulo externo. De este modo, ocurre un arreglo genético que no requiere nuevas mutaciones para cambiar los fenotipos, sino el reacomodo de la variación genética existente.
La visión de Waddington sobre la posibilidad de que el ambiente tenga efecto en el genoma y por lo tanto haya al menos una forma de herencia de caracteres adquiridos es uno de los principales puntos de discrepancia entre Waddington y los defensores de la síntesis moderna, la cual excluye deliberadamente la herencia de caracteres adquiridos de los fenómenos evolutivos legítimos, mientras que la visión amplia del papel de los genes de Waddington permite ubicarlos como parte del proceso evolutivo a la vez que considera que hay cambios relevantes para la evolución que pueden no ser originados por la aparición de nuevos genes.
Y aunque parezca paradójico, Waddington se refería a sí mismo como un darwinista, pues es conocido que Darwin menciona en algunas ocasiones la posibilidad de transmisión de caracteres adquiridos de una generación a otra. Es decir, Waddington se considera darwinista al aceptar la selección natural como un mecanismo evolutivo y no excluir la herencia de caracteres adquiridos, por lo que él mismo no se considera neodarwinista. Su apertura con respecto de la herencia suave hace que su trabajo haya retomado relevancia en tiempos recientes con el resurgimiento del estudio epigenético, particularmente en medicina, biología del desarrollo y evolución. Incluso esto ha dado pie a la propuesta de una síntesis extendida en contraste con la síntesis moderna.
La herencia de Waddington
Tanto las perspectivas dominantes al interior de la síntesis moderna como la resonancia que dejó el dogma central de la biología molecular –obsoleto desde hace varias décadas– mantienen un esquema de causalidad lineal que lleva implícita una visión determinista del fenotipo, en la cual está dado directamente por el genotipo. Sin embargo, el estudio cada vez más detallado de las redes de regulación génica ha demostrado que las restricciones al desarrollo de los organismos (lo que Waddington representara en su paisaje epigenético) demanda una visión mucho más compleja de la relación entre los genes y el fenotipo.
La posibilidad de obtener distintos estados de carácter con un mismo genotipo y a la vez obtener un mismo fenotipo resultante con distintas combinaciones de genes ha mostrado con gran evidencia la insuficiencia de las secuencias de adn como factor explicativo central o como unidad ontológica única o fundamental. Es necesario que ocurran muchas cosas antes de llegar a un fenotipo, y el estudio de los genes sólo es parte del vasto camino para comprender el desarrollo.
Las limitaciones del enfoque genocentrista propio de la síntesis moderna han dado origen a una creciente demanda de una nueva forma de aproximarse al estudio de los seres vivos. Algunos de los más recientes planteamientos en busca de una mayor complejidad explicativa se alinean al interior de lo que se ha llamado la síntesis extendida y muchos de los biólogos que la apoyan comparten varios de los principios de Waddington sobre cómo abordar las cuestiones del desarrollo y la evolución.
Entre los enfoques de investigación que incorpora la síntesis extendida se encuentra la propuesta de que el fenómeno biológico de la herencia ocurre a varios niveles y no solamente en el genético (lo cual no significa negar que este nivel existe y reviste importancia). Jablonka y Lamb proponen que también hay componentes de herencia a nivel epigenético relacionados con la conducta y, en el caso de los seres humanos, con lo simbólico que tiene relevancia evolutiva. La idea de que es un sistema y no sólo las partículas lo que se hereda, el cual cambia o se mantiene, retoma aspectos que Waddington contemplara mucho tiempo atrás.
De acuerdo con Jablonka y Lamb, el resurgimiento del trabajo de Waddington se debe en gran parte a que el estudio de la regulación génica ha hecho cada vez más evidente su complejidad. La investigación ha llegado a un punto en el que se requieren planteamientos más amplios para explicar los mecanismos de evolución de estos sistemas. La posibilidad de que un conjunto de alelos tenga efecto fenotípico en presencia de ciertas condiciones ambientales y mantenga su expresión después de que las condiciones han desaparecido se ha estudiado con más detalle en años recientes que a mediados del siglo xx, cuando Waddington propusiera el proceso de asimilación genética. El tomar en consideración esta fuente de variación que no se limita a la mutación aleatoria abre la posibilidad de entender un fenómeno que podría ser crucial cuando hay poca variabilidad genética o cuando la variación fenotípica permanece en estado críptico en determinadas condiciones ambientales.
Aunque a primera vista la relevancia de estudiar la plasticidad o la robustez de los sistemas parezca evidente para la biología del desarrollo, la capacidad de tener distintos niveles de herencia para estos sistemas y la conservación de sus efectos a lo largo de generaciones se inserta directamente en los problemas que estudia la biología evolutiva.
La investigadora Sonia Sultan, considerada parte de la síntesis extendida por su trabajo a favor de que la ecología sea incorporada en las discusiones sobre biología evolutiva y desarrollo, opina que el trato que se debe dar a los genes no es el de unidades de información sino de interacción, en sintonía con la concepción de Haldane de que la naturaleza estaría hecha de procesos y no de cosas.
Cuando se hacen estudios de los sistemas a nivel genético se vuelve muy evidente la dificultad de estudiar “todas” las conexiones posibles entre la actividad de los genes en “todos” los momentos del desarrollo. Analizar la gran cantidad de posibles estados de “apagado” y “encendido” es complicado en sí, y si a eso se suma el que los sistemas tienen alta estabilidad y una capacidad de amortiguar modificaciones, resulta entonces que el efecto del apagado y encendido es codependiente de las condiciones en las que se encuentran otras áreas del sistema. Así, el estudio de la epigenética nos permite tomar en cuenta el ambiente y la espontaneidad como factores importantes en un sistema altamente dependiente del contexto, es decir, que el fenotipo depende más bien de interacciones y no de la presencia o ausencia de genes individuales.
Muchas generalizaciones sobre el papel del genotipo y el ambiente se han hecho a raíz de la forma en la que se han planteado los experimentos durante años. Cuando mantenemos constante el ambiente y sólo modificamos el genotipo somos propensos a asignarle a los genes una mayor relevancia, pero lo que se observa allí es sólo el comportamiento de los genes en un contexto muy limitado elegido por nosotros. Tratar el ambiente como “control” y mantenerlo fijo mientras se modifican los genes es útil e informativo (como suele serlo el reduccionismo metodológico), pero no es representativo de la importancia del ambiente. El desarrollo y la evolución jamás tienen lugar en ambientes constantes. En la realidad nunca hay una expresión génica “única y verdadera” ocurriendo sobre un fondo estático.
La aproximación al desarrollo desde la cual se le considera moldeado por interacciones reguladoras entre factores internos y externos da origen al enfoque interdisciplinario conocido como biología ecológica del desarrollo (ecological developmental biology) o ecodevo, una visión integradora que recuerda a la de Waddington en tanto que da valor a los distintos factores del desarrollo, permitiendo que genes, organismo y ambiente sean cambiantes.
La idea de construcción de nicho, originalmente propuesta por Richard Lewontin y más adelante desarrollada por OdlingSmee, Laland, Sultan y otros, hace un esfuerzo por ampliar la relevancia de la interacción de los seres vivos y su ambiente de manera que los múltiples niveles de factores en acción sean tomados en serio.
La actividad de los organismos tiene efecto sobre el entorno en el que existen. Por medio de su comportamiento, su metabolismo y sus decisiones, los seres vivos modifican las condiciones en las que viven, alterando así parte de las presiones de selección a las que se enfrentan. Desde el punto de vista del desarrollo, la posibilidad de que los organismos tengan efecto sobre su ambiente y esto a su vez tenga efecto sobre ellos le da importancia a los eventos que tienen lugar durante la vida de los seres vivos. Desde el punto de vista de la evolución, la posibilidad de una forma de “herencia ecológica”, en la que la actividad de una generación tenga efecto sobre las generaciones posteriores, nos obliga a pensar que los mecanismos evolutivos –la selección natural en este caso–, no son fenómenos puramente externos sino que están interrelacionados con la acción de elementos que normalmente se considerarían internos a los organismos.
¿Por qué retomar a Waddington?
Gran parte del problema que surge al asignarle mayor relevancia a los genes que a otros elementos radica en la apariencia de “suficiencia” o “independencia”. En realidad, ningún factor (genético o no) es suficiente por sí mismo para explicar los procesos biológicos. Cuando un defensor de la síntesis moderna dice que los cambios epigenéticos son parcialmente dependientes de la secuencia de adn y por eso son casos específicos de la genética, olvida que los cambios en la actividad y secuencia del adn son parcialmente dependientes de la acción de proteínas, que los cambios en el acomodo celular son al menos parcialmente dependientes de organizaciones estables desde el punto de vista de la física, y que los cambios que ocurren a ciertos niveles de organización siempre dependen parcialmente de lo que ocurra a otros niveles.
Las aproximaciones a la evolución y el desarrollo que mantienen la separación entre la genética y la biología del desarrollo trabajan con un sistema de prioridades en el cual los factores genéticos tienen de entrada un mayor poder para generar efectos y los demás factores están en segundo plano.
Cuando se considera que los factores genéticos también son dependientes de los demás elementos para tener efecto, se abre la posibilidad de proponer modelos más complejos en los que no se asuma que un tipo de factor será siempre el más relevante en todos los casos. Se abre la posibilidad de “superar positivamente” la contradicción entre naturaleza y crianza para construir una visión de mutua determinación, dirección en la cual apuntó el colega, amigo y compañero docente de Waddington, J. B. S. Haldane. Éste era el sueño de Waddington. Una biología que incorporara los genes, los organismos y las condiciones en que se desarrollan como parte de un problema complejo, pero inteligible.
Afortunadamente existen varios esfuerzos de investigación integradora reciente: la epigenética, la ecoevodevo y la teoría de construcción de nicho. Asimismo, la teoría de sistemas en desarrollo y las aproximaciones de la biología dialéctica forman parte de esta oportunidad que se nos presenta para llevar a cabo el sueño de un científico de mediados del siglo xx que buscaba una conciliación entre disciplinas que realmente le diera valor al conocimiento que cada una brinda mediante su relación con las demás.
Es verdad que el mismo Waddington hizo énfasis constante en los genes y en muchas ocasiones se refirió a ellos como los encargados de guiar el desarrollo. Sin embargo, no debemos perder de vista el contexto en el que realizó su formación científica y el estado en que se encontraban la genética y la biología del desarrollo en su época. Quizá la mejor reivindicación de Waddington sería tener presentes sus limitaciones sin dejar de reconocer lo revolucionario que fue (y vuelve a ser) el proponer abiertamente que las disciplinas al interior de la biología deben mantener una comunicación seria para poder dar explicaciones más satisfactorias. La existencia de esta comunicación se vuelve cada vez más necesaria conforme se hace evidente la interpenetración en la que existen los procesos del desarrollo y de la evolución.
El estudio de los cambios en los seres vivos no debe llevarse a cabo solamente por genetistas con algo de formación en biología del desarrollo o biólogos del desarrollo con algo de formación en genética. Tenemos que estrechar los lazos entre las áreas del conocimiento y permitir que distintas disciplinas tengan comunicación suficiente para abordar problemas complejos que requieren más de un nivel de explicación.
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Referencias Bibliográficas
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| Anayansi Sierralta Gutiérrez Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. Es bióloga por la Facultad de Ciencias de la UNAM. Realizó su tesis de licenciatura analizando el poder explicativo del preformismo y la epigénesis en la biología contemporánea y el impacto de la matriz extracientífica en la persistencia de ambas perspectivas teóricas. Ha participado en coloquios como el II Congreso de la Asociación Iberoamericana de Filosofía de la Biología y la Tercera Conferencia Internacional de Filosofía de la Ciencia en Lisboa. Lev Jardón Barbolla Centro de Investigaciones Interdisciplinarias Ciencias y Humanidades, Universidad Nacional Autónoma de México. Estudió biología en la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México y luego el doctorado en ciencias en el Instituto de Ecología de la UNAM. Sus intereses de investigación incluyen la evolución y genética de poblaciones en plantas, así como la perspectiva dialéctica en evolución. Actualmente estudia el proceso de domesticación y diversificación de las plantas cultivadas desde un punto de vista evolutivo y genético, en su relación con la dimensión política del valor de uso como elemento central en la formación de cultura. Es profesor de la Facultad de Ciencias y desde 2013 trabaja como investigador en el Centro de Investigaciones Interdisciplinarias en Ciencias y Humanidades de la UNAM. |
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Sierralta Gutiérrez, Anayansi y Lev Jardón Barbolla. 2017. Genética, desarrollo y evolución: el sueño de Waddington. Ciencias, núm. 126, octubre-diciembre , pp. 4-13. [En línea]. |
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| de la complejidad |
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| Humanos y naturaleza una mirada desde la complejidad |  |
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| Rubén Darío Sepúlveda Vargas | ||||||||||||||
| Cambiar la mirada de un mundo lineal, continuo y tradicional a un mundo no lineal, discreto y complejo obedece más a una razón estratégica que de otra índole. Ambas miradas intentan explicar la dinámica del mundo fundado en una perspectiva física y biológica —explicación natural— y en perspectivas sociales —explicación humana. Bajo este enfoque surgen las siguientes preguntas: ¿Lo natural nos da mejores garantías que lo social para comprender la evolución del mundo? ¿Por qué? ¿En términos estratégicos por qué sería mejor? ¿Por qué no estudiar más lo social? ¿Lo físico y biológico son conocimientos que explican un mundo verdadero? ¿Por qué el mundo social es un mundo imperfecto? Si el mundo social está formado de imperfecciones, y éste se constituye del mundo físico y biológico, entonces ¿no sería válido decir que ambos son imperfectos? En últimas decimos: ¿por qué pensar que el mundo no social es más cooperante que lo social? ¿Será que hay algo que no hemos explorado en lo social, como sí se ha explorado el mundo de lo físico y biológico? ¿Por qué el mundo social es sacrificado como el mal de todos los males?
Estas preguntas tienen un hilo conductor común: la relación entre los seres humanos
y la naturaleza, la cual se puede revisar desde dos posiciones: la ciencia clásica y la complejidad. Son dos vertientes contradictorias, y decir cuál es la mejor corresponde a una posición ideológica, a una escuela de pensamiento, persona o gobierno, en últimas es cuestión de estrategia.
El problema
Desde la época antigua, pasando por el medievo hasta la modernidad, el enfoque de los sistemas políticos, económicos y sociales se caracteriza por la construcción de un humano antropológico, antropocéntrico y antropomórfico. Es decir, la ciencia (llamada ciencia clásica) ha asumido como eje central del universo al ser humano desconociendo otras dimensiones iguales o más importantes que éste mismo. El enfoque de la ciencia clásica ha demostrado ser limitado y cerrado al considerar la naturaleza como un elemento externo a la esfera humana, ilimitado, como un medio para satisfacer y alcanzar los propósitos de la acumulación material social.
Esta visión egoísta, individualista y dibujada por normas de control social y económico ha estado y sigue generando conflictos entre estas dos dimensiones. En su construcción, la ciencia clásica se fundamentó en los principios de causalidad, determinismo y linealidad, y su interés por el estudio de lo real —el enfoque positivista— en muchos casos se tornó reduccionista al intentar explicar los fenómenos desde una perspectiva cerrada. Este pensamiento lineal de las explicaciones del mundo real, concebido como un sistema cerrado, nace de la sociedad burguesa del siglo xviii (es el caso de la economía) el cual hoy se constituye como un pensamiento hegemónico actual pero susceptible de ser revaluado.
En la ciencia clásica, la forma de estudiar un problema es someterlo a modelos de pensamiento cargados de supuestos que intentan condicionar el resultado a un propósito determinado. En otras palabras, es quitarle grados de libertad al conocimiento, lo cual limita el comportamiento del sujeto cognoscente.
Ciencias de la complejidad
Hablar de ciencias de la complejidad implica remontarse a la segunda mitad del siglo xx; tal corriente de pensamiento se desarrolla para ofrecer explicaciones sobre los comportamientos del mundo, incluidos los sistemas físicos, biológicos y sociales. Su esencia radica en explicar que dichos sistemas se comportan mejor si están dotados de más grados de libertad, es decir, cuando el sistema opera sin controles ni restricciones. El sistema debe evolucionar libremente y a partir de allí estudiar su comportamiento, o sea, lo que ocurre, no lo que es, lo que es posible en él.
Estudiar lo posible no está sometido a reglas de control ni a restricciones y en este orden de ideas es necesario hacerlo desde la probabilidad, enunciando así que en la evolución de un suceso o evento se desconoce su dirección o comportamiento. Desde esta perspectiva, la ciencia de la complejidad se opone a los principios y categorías de la ciencia clásica, resaltando para tal fin las siguientes categorías: no linealidad es ganar información, no memoria, por ejemplo: Bit, K, Mega, Giga, Fento, Tera; leyes de potencia; evolución; incontrolable; adaptación (aprovechar lo incontrolable); percolación–filtrado masivo. Los complejólogos no atacan al sistema mediante la fuerza, lo que se hace es penetrar al sistema y luego generar el caos.
La mirada de un complejólogo es holística pues incorpora el estudio de los sistemas físicos, biológicos y sociales. Además, le interesan las relaciones entre estos sistemas y los elementos del sistema a fin de comprender el comportamiento de cada uno ellos en un mundo en permanente evolución.
Cuando se habla de complejidad se hace referencia a movimientos súbitos, imprevistos, no controlados e irreversibles. Es una filosofía del movimiento en permanente evolución. No se asocia a movimientos psíquicos o repetidos, por tanto, nos interesa estudiar movimientos que se caracterizan por la ausencia de control y la no resistencia, esto significa entender los movimientos con grados de libertad.
La ciencia de la complejidad se apoya en los sistemas biológicos para estudiar los seres vivos; éstos tienen la característica de procesar información —metabolización— de forma cooperante y ordenada, a diferencia de los sistemas sociales cuyas estructuras organizativas funcionan, por lo general, bajo esquemas no cooperantes, condicionados por estructuras de poder que imponen control y restringen los movimientos de libertad.
Los sistemas
Como se ha señalado, cuando se estudia la complejidad de la relación seres humanos-naturaleza existen tres sistemas: físicos, biológicos y sociales humanos. Los sistemas de mayor complejidad son los físicos y los biológicos, es decir, aquellos que se asocian al mundo natural, mientras que los sistemas sociales humanos son de menor complejidad y se asocian al mundo humano. Lo que se ha expuesto es que los sistemas que corresponden al mundo natural presentan características de sistemas abiertos, indeterministas y no lineales, es decir, son sistemas aleatorios, cooperantes y autoorganizativos.
Por su parte los sistemas sociales humanos son sistemas cerrados, deterministas, lineales y no cooperantes. En este orden de ideas es evidente la contradicción entre el mundo humano y el mundo natural, la cual se manifiesta en las señales de dominación de un sistema social que controla no sólo la naturaleza sino también a los mismos humanos con esquemas de autoridad y subordinación. De esta forma, se infiere que en dichos sistemas se debe replantear los modelos de organización social, económicos y políticos con el fin de ajustarse a los sistemas biológicos que ofrecen esquemas mucho más eficaces y estratégicos.
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| Nota Este artículo fue producto de una investigación en el aula del curso “Complejidad y las ciencias sociales” del Doctorado en Ciencias Sociales de la Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín, Colombia. |
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Referencias bibliográficas
Maldonado, C. E. 2011. Termodinámica y complejidad: una introducción para las ciencias sociales y humanas. Ediciones desde abajo, Bogotá. En red goo.gl/ujAz9a |
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| Rubén Darío Sepúlveda Vargas Universidad Pontificia Bolivariana Montería, Colombia. |
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cómo citar este artículo
Sepúlveda Vargas, Rubén Darío. 2017. Humanos y naturaleza: una mirada desde la complejidad. Ciencias, núm. 126, octubre-diciembre, pp. 54-56. [En línea]. |
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| de la cultura |
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| La cultura humana particularidades y rasgos compartidos con otros animales |
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| César Cisternas Irarrázabal | ||||||||||||||
| Las ciencias sociales suelen tratar la cultura como una característica única del humano. Sin embargo, las ciencias de la vida demuestran que tal acercamiento es un error. Un número no menor de animales presenta prácticas que se pueden catalogar como culturales. Así, por ejemplo, Richard Dawkins describe una especie de ave llamada tieke —nativa de Nueva Zelanda—, cuyos machos cantan siguiendo patrones que no responden a herencia genética, sino que guardan relación con el territorio en el cual viven. Los tieke aprenden el canto por imitación de sus vecinos y pueden adoptar una nueva melodía en caso de emigrar. Otro caso es el de varias especies de primates no humanos; una investigación emprendida por Julio Mercader y sus colaboradores concluyó, sustentada en evidencia arqueológica, que los instrumentos de piedra que los chimpancés de Costa de Marfil utilizan como cascanueces han sido transmitidos de generación en generación desde al menos cuatro mil años, momento en que habría comenzado su “edad de piedra”. Se ha demostrado que sobre este tipo de prácticas influyen, en el caso de los grandes simios, variables externas, variables internas y el entorno, como las jerarquías sociales.
¿Pero a qué se refieren los primatólogos y otros estudiosos de animales sociales cuando hablan de cultura? La respuesta la dan Kevin Laland y Will Hoppitt en un trabajo sobre el tema en el que describen la cultura como conductas que dependen del aprendizaje social para su mantenimiento y transmisión, y que a la vez se tornan distintivas de un grupo. Bajo esta perspectiva son varias las especies no humanas que poseen, en algún grado u otro, cultura.
Pero entonces, ¿qué distingue la cultura humana de aquellas no humanas? La tesis de Laland y Hoppitt es que los rasgos particulares de la cultura humana se vinculan a su estabilidad y transgeneracionalidad; respuesta que sin duda no es muy esclarecedora. Mayores luces sobre este tema arroja Yuval Harari. Este autor no reflexiona sobre la cultura humana en oposición la cultura de los animales, sino que revisa por qué la cultura de nuestra especie (Homo sapiens) nos dio ventajas en la lucha evolutiva frente a otras de nuestro género. Harari sugiere que esta ventaja —y particularidad cultural— es la capacidad de Homo sapiens para creer en cosas que no existen, otorgando al mito un papel central en la evolución humana.
El lenguaje fue fundamental en el desarrollo de esta habilidad de elaborar mitos. En efecto, tal como apunta Juan Zabala, una de las características del sistema lingüístico de nuestra especie es el desplazamiento, es decir, la capacidad de referir cosas que no están presentes en el contexto en que se sitúan quienes se comunican. Si bien es cierto que otros homínidos que fueron contemporáneos a Homo sapiens arcaico también poseían un lenguaje bastante complejo, la capacidad de éste para imaginar y creer en mitos era mayor. Este potencial imaginativo y mitificador es la fuente de múltiples instituciones sociales con las cuales convivimos diariamente: religiones, naciones y sistemas económicos, por nombrar algunas.
Tomando como antecedente lo anterior, se puede sostener que las características distintivas de la cultura humana son su base y transmisión lingüística, además de su carácter simbólico. A esto se suma un elemento que se desprende de esta capacidad simbólica de crear mitos: el despertar en distintos grupos una identificación con ella. Tal aspecto implica una dimensión política de la cultura, ya que cohesiona y moviliza al grupo en torno a las creencias e instituciones comunes, conminándolos a creer en la superioridad de su cultura por sobre otras. Así, motiva al grupo a defenderla y transmitirla con mayor entusiasmo. Son todos estos rasgos los que en su conjunto resultan en la estabilidad y la transgeneracionalidad de la cultura humana de la que hablan Laland y Hoppitt.
Si bien la definición amplia de cultura expuesta por Laland y Hoppitt posee la ventaja de visibilizar que el desarrollo de la cultura es un continuum entre algunas especies, no obstante, al momento de estudiar las culturas humanas es preciso profundizar la conceptualización con miras a aprehender en su totalidad la complejidad de los sistemas culturales de nuestra especie. Es este motivo el que ha llevado a distintos científicos sociales a postular definiciones de cultura más específicas. El primero en hacerlo fue Edward Tylor, quien a fines del siglo xix sugirió que la cultura comprende el conjunto de conocimientos, creencias, arte, moral, derecho, costumbres y otros hábitos adquiridos por el ser humano en la sociedad. Desde aquel entonces ha existido un gran debate en torno al concepto de cultura.
En la actualidad se manejan definiciones más abstractas de cultura; un ejemplo es la concepción de Gilberto Giménez, autor que describe la cultura como un sistema de informaciones, creencias y valores que dotan de sentido nuestras acciones y al que recurrimos para comprender el mundo. Esta delimitación de la cultura permite estudiar de mejor manera los grupos humanos, ya que resalta los aspectos únicamente humanos de la cultura antes mencionados: su dimensión lingüística, su carácter simbólico, la identificación de los sujetos con su cultura, su estabilidad y transgeneracionalidad.
Ciertamente, la formidable complejidad de la cultura humana es única, pero existen animales que también ostentan muchas prácticas dignas del calificativo de culturales por ser independientes de la herencia genética, esto es, que son adquiridas mediante aprendizaje social, las cuales además distinguen a unos grupos de otros. Queda mucho por indagar al respecto.
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Referencias bibliográficas
Dawkins, Richard. 1993. El gen egoísta. Las bases biológicas de nuestra conducta. Salvat, Barcelona. Giménez, Gilberto. 1995. “Modernidad, cultura e identidad social”, en Revista Espiral, vol. 1, núm. 2, pp. 35-55. Harari, Yuval. 2014. De animales a dioses. Una breve historia de la humanidad. Debate, Buenos Aires. Kendal, Rachel, et al. 2015. “Chimpanzees copy dominant and knowledgeable individuals: implications for cultural diversity”, en Evolution and Human Behavior, vol. 36, núm. 1, pp. 65-72. Koops, Kathelijne, William McGrew y Tetsuro Matsuzawa. 2013. “Ecology of culture: do environmental factor influence foraging tool use in wild chimpanzees, Pan troglodytes verus?”, en Animal Behaviour, vol. 85, núm. 1, pp. 175-185. Laland, Kevin y Will Hoppitt. 2003. “Do animals have culture?”, en Evolutionary Anthropology, núm. 12, pp. 150-159. Mercader, Julio, et al. 2007. “4,300-year-old chimpanzee sites and the origins of percussive stone technology”, en Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 27, núm. 104, pp. 3043-3048. Tylor, Edward. 1975. “La ciencia de la cultura”, en El concepto de cultura: textos fundamentales, Kahn, Joel (comp.). Anagrama, Barcelona. Pp. 29-46. Zabala, Juan. 2013. “La evolución del lenguaje humano”, en Ciencias, núm. 109-110, pp. 60-66. |
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| César Cisternas Irarrázabal Universidad de La Frontera, Chile. |
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cómo citar este artículo
Cisternas Irarrázabal, César. 2017. La cultura humana particularidades y rasgos compartidos con otros animales. Ciencias, núm. 126, octubre-diciembre, pp. 40-41. [En línea]. |
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| Alessio Franci |
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| Seguramente las ideas de D’Arcy Thompson intrigaron a los lectores de su obra maestra On Growth and Form, sin embargo pocos de ellos tomaron el camino indicado en forma concreta. Dos fueron las razones principales. La primera fue técnica, los mecanismos propuestos y las predicciones consecuentes eran simplemente no comprobables, tanto en 1917 como en 1942, años en que fueron publicadas la primera y segunda edición de la obra. En aquél entonces, ni la tecnología disponible ni los fundamentos conceptuales de la biología estaban listos para ideas tan adelantadas. La segunda razón fue contextual, en los años comprendidos entre la publicación de ambas ediciones se desarrolló y afirmó la llamada síntesis moderna como la teoría biológica del desarrollo y la evolución. Esta teoría conjuntaba darwinismo y genética para explicar el origen de todas las formas biológicas existentes por medio de la herencia genética y la selección natural. D’Arcy Thompson ya había expresado sus críticas a la teoría evolutiva de Darwin en su artículo “Some Difficulties of Darwinism”, presentado en 1894 en la Universidad de Oxford en ocasión de una reunión de la British Society for the Advancement of Science. Varios años después, On Growth and Form trasformó estas críticas en ideas revolucionarias.
No obstante, ni la excelente prosa de On Growth and Form ni las ideas allí formuladas fueron suficientes para liberar a la comunidad biológica del marco conceptual de la síntesis moderna. Al final de los sesentas, las ideas de D’Arcy Thompson eran poco más que una curiosidad histórica para la corriente principal de la biología, tanto teórica como experimental, salvo por algunas afortunadas excepciones como los casos de Conrad Waddington, René Thom y Alan Turing.
Más allá de la biología evolutiva y del desarrollo, el presente texto busca rendir justicia intelectual a la influencia indirecta que D’Arcy Thompson tiene en diversas teorías contemporáneas de las neurociencias analizando el trabajo de Alan Turing y el de René Thom. La teoría thompsoniana de la independencia del sustrato sugiere que, de manera similar al origen de la forma de las células y organismos, los procesos neuronales, desde el disparo de neuronas aisladas hasta la conciencia, no son casualidades evolutivas, sino consecuencias deterministas de la estructura misma de la materia.
La independencia del sustrato
El capítulo IV de la segunda versión de On Growth and Form (que fue desafortunadamente eliminado de la versión reducida, editada por primera vez por Bonner en 1961) expone una de las ideas fundamentales subyacente a toda la obra de Thompson: la independencia del origen de las formas biológicas del sustrato que las realiza. Algunos extractos de este capítulo son suficientes para mostrar lo revolucionario de esta idea para la biología teórica: “las cosas que vemos en la célula son menos importantes que las acciones que reconocemos en ella; y a estas últimas debemos escrutar especialmente con la esperanza de descubrir qué tanto pueden ser atribuidas a las simples y bien conocidas fuerzas físicas, y qué tan relevantes o irrelevantes pueden ser para el fenómeno asociado con —y estimar qué tan esenciales para— la manifestación de la vida. El hecho de que la célula germinal se desarrolle en una estructura muy compleja no es prueba absoluta de que la célula en sí es estructuralmente un mecanismo muy complicado: tampoco es prueba, aunque esto es un poco menos obvio, de que las fuerzas en juego o latentes en su interior son especialmente numerosas y complejas. Muchas cosas grandiosas y maravillosas suceden mediante mecanismos —sean naturales o artificiales— de simplicidad extrema. Un estanque de agua, en virtud de su superficie, es un admirable mecanismo para hacer olas, y con un trozo de hielo adentro se vuelve un mecanismo eficiente y autónomo para hacer corrientes. La música misma se hace con cosas simples: una caña, una pipa, una cuerda. Los grandes mecanismos cósmicos son estupendos en su simplicidad y, de hecho, cada agregado de materia heterogénea (no idéntica en 'fase'), sea grande o pequeño, involucra ipso facto lo esencial de un mecanismo”.
Las imágenes extraídas del capitulo V del mismo texto (figura 1) explican mejor que cualquier palabra el significado de los párrafos citados.
La teoría de independencia del sustrato está diametralmente opuesta a la síntesis moderna. En la primera, el origen de las formas biológicas no debe buscarse en los detalles moleculares que se pueden encontrar al interior de las células. Dichas formas están sometidas y, sobre todo, originadas exactamente por las mismas fuerzas y mecanismos que subyacen a la generación de estructuras (aparentemente) complejas en sistemas inertes. En la segunda, el origen de las formas biológicas reside en los detalles que pueden encontrarse al interior de la célula, principalmente, los genes y toda la maquinaria molecular asociada a la expresión de los mismos: la maquinaria molecular descubierta al interior de la célula al principio del siglo pasado es el determinante principal de la génesis de todas las formas biológicas observadas. En una teoría genética del desarrollo, una hidra no tiene cálices que se parecen a un chapoteo de leche simplemente porque la viscosidad, la tensión superficial y otras fuerzas físicas determinan que, salvo detalles, ésa sea la forma más estable que hubieran podido tener. En cambio, si se da el rol principal en la determinación de las formas biológicas a los genes y a las otras “cosas” que podemos observar al interior de una célula, entonces la forma de los cálices de una hidra sería el resultado de mutaciones casuales y de la selección natural; desde este enfoque molecular, los cálices de una hidra hubieran podido tener cualquier otra forma o simplemente no existir. La importancia de la idea de independencia del sustrato es aún más evidente cuando, a un siglo de la primera edición de On Growth and Form, la comunidad biológica ha comenzado a darse cuenta de que estas “cualesquiera otras formas” no existen. La variedad de las formas y acciones biológicas es inmensamente más limitada de lo que predecirían las casi infinitas combinaciones posibles por mutaciones casuales y selección natural. Las especies Dictyostelium discoideum (ameba, eucariota) y Chondromyces crocatus (bacteria, procariota) son extremadamente lejanas a nivel genético, tanto que podría suponerse que no comparten ningún gen o casi ninguno; sin embargo, ambas especies reaccionan de la misma manera cuando los nutrimentos se vuelven escasos en el medio ambiente: forman esporas con formas bastante similares (figura 2) que constituyen formas elementales de vida multicelular.
La idea de la independencia del sustrato no sólo tiene importancia para la biología evolutiva y del desarrollo. Gracias al trabajo de René Thom y Alan Turing, quienes la formularon de dos maneras distintas en términos matemáticos generales, esta idea revolucionaria está abarcando campos del conocimientos que D’Arcy Thompson quizá no pensó nunca abarcar.
Los centros organizadores
René Thom (19232002) fue un matemático francés, conocido principalmente por haber recibido la medalla Fields en 1958 (que le fue otorgada por haber introducido el concepto de cobordismo en topología diferencial) y por haber fundado la teoría de las catástrofes. Esta teoría surgió de los intereses que Thom desarrolló en la década de los sesentas, en particular en sus trabajos sobre teoría de singularidades, y que se encuentra formulada en su obra maestra Stabilité structurelle et morphogenese (Estabilidad estructural y morfogénesis). Más allá de la matemática de la teoría de catástrofes, esta obra es un tomo de filosofía de la ciencia escrito en un estilo directo y abiertamente crítico.
“Descartes, con sus vórtices, sus átomos conectados por resortes, y similares, explicaba todo y no calculaba nada; Newton, con su ley del inverso del cuadrado, calculaba todo y no explicaba nada. La historia avaló a Newton y relegó la construcción cartesiana al dominio de la mera especulación [...] Cuando el hombre es privado de todas posibilidades de intelectualización, es decir, de interpretar geométricamente un proceso dado, buscará darle de todas manera una justificación intuitiva o bien caerá en una incomprensión resignada que la costumbre transformará en indiferencia. En el caso de la gravitación no hay duda de que la segunda actitud ha prevalecido, puesto que no tenemos, en 1975, menos razones que Newton de estar asombrados de la caída de una manzana”. Esta historia recuerda los eventos que relegaron, hace más de medio siglo, las ideas cualitativas y holísticas contenidas en On Growth and Form a la mera curiosidad histórica, en favor de la mucho más cuantitativa y reduccionista síntesis moderna.
La influencia que D’Arcy Thompson tuvo sobre Thom es clara. El primer capítulo de Stabilité structurelle et morphogenese comienza con una cita de On Growth and Form que menciona los múltiples problemas de morfología que presentan las formas naturales y que dejamos en inglés para que se aprecie la escritura de D’Arcy: “the waves of the sea, the little ripples on the shore, the sweeping curve of the sandy bay between the headlands, the outline of the hills, the shape of the clouds, all these are so many riddles of form, so many problems of morphology”.
Más aún, René Thom construye su enfoque abstracto y geométrico de los problemas de morfogénesis directamente sobre el concepto thompsoniano de independencia del sustrato: “que podamos construir una teoría abstracta, puramente geométrica de la morfogénesis, independiente del sustrato de las formas y de la naturaleza de las fuerzas que la crean, parece difícil de creer, especialmente para el experimentador experto acostumbrado a trabajar con materia viva, constantemente luchando con una realidad elusiva. Esta idea no es nueva y puede ser encontrada casi explícitamente en la obra clásica de D’Arcy Thompson, On Growth and Form; sin embargo las teorías de este innovador eran demasiado adelantadas a su tiempo para ser reconocidas”.
Un concepto fundamental de la teoría de René Thom es el de centro organizador. Si bien no existe una definición formal del concepto, contar con ella tampoco sería tan necesario. La importancia de los centros organizadores reside en la manera en que nos hacen ver y entender los procesos de morfogénesis. Al mirar la naturaleza desde el punto de vista de los centros organizadores se revela que fenómenos morfogenéticos aparentemente muy distintos comparten la misma estructura geométrica y que todas las posibles estructuras geométricas son finitas en número. A pesar de los casi infinitos tipos de materiales, fuerzas, procesos moleculares e incluso cuánticos, las formas que podemos observar en la naturaleza pueden ser descritas geométricamente mediante pocos y sencillos centros organizadores. Un ejemplo, aunque poco formal, ayudará sin duda a clarificar estas ideas.
La figura 3 muestra la difracción de la luz solar al pasar a través de un vaso de agua colocado a distintas distancias de una mesa. Cuando el vaso se coloca lejos de la mesa (izquierda), se observa un arco regular de difracción en cuyo interior se encuentra un arco con forma de cúspide. Al acercar el vaso a la mesa, los dos arcos se acercan y se tocan formando una esquina (centro). Cuando el vaso está cerca de la mesa, sólo puede distinguirse el arco con forma de cúspide (derecha). El mismo fenómeno puede observarse en una variedad de sistemas ópticos.
Otro ejemplo puede verse en la figura 4, que muestra las distintas fases del rompimiento de una ola. Antes de romperse, la forma de la ola es una arco regular. Al momento de romperse, la ola pierde su regularidad formando una esquina que enseguida toma la forma de una cúspide. La cúspide no se mantiene vertical, sino que se dobla hacia adelante a causa de la fuerza de gravedad.
La observación fundamental de René Thom es que los dos procesos morfogenéticos reproducidos en las figuras 3 y 4 son descritos por el mismo centro organizador, es decir el ombligo hiperbólico. Este complicado nombre describe en realidad algo muy sencillo: las familias de curvas descritas por las siguientes ecuaciones:
u = 3x2 + y3 + wy,
v = 3y2 + x3 + wx,
donde w es un parámetro.
En w<0 la curva originalmente regular pasa al interior tomando forma de cúspide (figura 5 derecha); las mismas transiciones que se observan en la difracción de la figura 3 y en el rompimiento de una ola en la figura 4.
La fórmula del centro organizador ombligo hiperbólico no fue derivada de ninguna consideración física que tome en cuenta las particularidades del proceso morfogenético bajo estudio. La fórmula de este centro organizador fue derivada por Thom a partir de una teoría y argumentos puramente geométricos, independientes de cualquier sustrato. Los centros organizadores en neurociencias
El sistema nervioso se encarga principalmente de recibir estímulos sensoriales y transformarlos en comandos motores y de otras naturalezas. Las neuronas son los nodos de la red nerviosa que reciben estímulos sensoriales, los transforman en señales electroquímicas y los procesan para generar respuestas biológicamente útiles y ventajosas. A pesar de la variedad de fenómenos cerebrales que podemos observar y experimentar de manera directa cada día y cada noche, de las centenas de tipos de neuronas que han sido descubiertos y de los miles de genes que determinan estos tipos, existe solamente un número muy limitado de tipos distintos de actividad eléctrica neuronal. Verificando la idea de Thompson de independencia del sustrato y la idea de Thom de centro organizador, la naturaleza parece haber empleado, también en el ámbito neuronal, una gran variedad de sustratos para generar un número muy pequeño de formas diversas.
La actividad neuronal tiene naturaleza principalmente dinámica: las formas que observamos son patrones temporales. El elemento característico de los patrones temporales neuronales son picos de actividad eléctrica, que constituyen la unidad básica de comunicación entre neuronas. La forma de estos picos puede variar en detalles cuantitativos (amplitud, rapidez, etcétera) entre distintos tipos neuronales, pero a nivel cualitativo la forma que reconocemos es esencialmente la misma. Y estos picos pueden agregarse en ráfagas (y en ráfagas de ráfagas, etcétera) que permiten activar distintos canales de comunicación. Estas ráfagas son, otra vez, increíblemente similares entre animales muy lejanos a nivel evolutivo, por ejemplo, entre una babosa de mar y nosotros los humanos.
¿Cómo es posible y a qué se debe esta mínima variedad de actividades neuronales realizada en sustratos tan distintos? Responder no es una mera curiosidad científica. Entender los mecanismos que generan los tipos de actividad neuronal y que permiten transformar un tipo en otro, con independencia del sustrato, es el primer paso para entender desde el punto de vista matemático las bases de procesos cognitivos como la conciencia, la memoria y la atención y, para ir más allá de un enfoque puramente teórico, al desarrollo de curas para diversas enfermedades mentales. El autor de este artículo y sus colaboradores del otro lado del océano (R. Sepulchre de la Universidad de Cambridge y G. Drion de la Universidad de Lieja) han reformulado esta pregunta mediante el enfoque de René Thom y, de manera indirecta de D’Arcy Thompson, en la siguiente manera: ¿cuál es el centro organizador de la actividad neuronal?
La respuesta a esta pregunta puede ser dada en pocas palabras: el centro organizador de la actividad eléctrica neuronal es la singularidad cúspide alada (figura 6). Explicar el significado riguroso de estas palabras requeriría introducir conceptos que van mucho más allá del alcance de este texto. Sin embargo, analogías como el ejemplo de la difracción y el rompimiento de la ola, descritos anteriormente, serán suficientes para entender su profundo significado. Independientemente de estar estudiando la actividad neuronal de una babosa de mar o de un paciente humano con epilepsia, la generación y la transición entre distintos tipos de disparo de picos neuronales es capturado de manera geométrica en un modelo matemático sencillo, construido alrededor del centro organizador cúspide alada, de la misma manera que la generación de arcos de difracción o el rompimiento de una ola son capturados por modelos construidos alrededor del centro organizador ombligo hiperbólico. Este enfoque ha permitido que se comiencen a responder preguntas fundamentales de la neurociencia; por ejemplo, cómo funciona la neuromodulación y de qué manera ésta puede ser tan robusta frente a una variedad tan grande de tipos neuronales.
El uso de este tipo de enfoque en neurociencia básica está en sus albores, aun más que en biología evolutiva y del desarrollo. Generalizando y abstrayendo las observaciones formuladas a nivel de una única neurona a fenómenos más complejos (o aparentemente más complejos) como la conciencia, podremos un día darnos cuenta de que nuestra experiencia de vida no depende mucho del sustrato del cual estamos conformados. Dicho en otras palabras, nuestra conciencia y experiencia mental no son una casualidad evolutiva, sino una consecuencia necesaria de la naturaleza última del universo y de las fuerzas que lo gobiernan (admitiendo, como comenta Thom en las primeras líneas de Stabilité structurelle et morphogenese, que el concepto de naturaleza última tiene sentido). Solamente el tiempo nos dirá si la herencia conceptual de D’Arcy Thompson mantendrá la importancia que el autor de este ensayo espera que tenga para todas las ciencias del cerebro.
Patrones espaciotemporales neuronales
On Growth and Form es sólo una de las cinco referencias que Turing cita al final de su artículo revolucionario publicado en 1952: "The Chemical Basis of Morphogenesis". A pesar de que On Growth and Form no está explícitamente citado en ninguna parte del artículo de Turing, con excepción de la lista de referencias, el homenaje al trabajo de D’Arcy Thompson y a la idea de independencia del sustrato está clara desde el resumen: “se sugiere que el sistema de substancias químicas llamadas morfógenos, que reaccionan en conjunto y se difunden por el tejido, es adecuado para dar cuenta del crucial fenómeno de morfogénesis [...] La teoría no formula ninguna nueva hipótesis, meramente sugiere que ciertas leyes físicas bien conocidas son suficientes para dar cuenta de muchos de los hechos”.
La influencia que el trabajo de Turing tuvo y tiene en biología evolutiva y del desarrollo es evidente. Sin embargo, "The Chemical Basis of Morphogenesis" inspiró también el desarrollo de modelos de redes neuronales extendidos en el espacio (campos neuronales), en los cuales la formación de patrones espaciotemporales puede representar varios fenómenos neuronales, desde la percepción y el almacén de formas geométricas, hasta las alucinaciones visuales. Al igual que en el trabajo de Turing y, otra vez, en línea con las ideas de D’Arcy Thompson, lo que determina el comportamiento de estos modelos no son los detalles, sino los mecanismos geométricos, abstractos e independientes de cualquier sustrato que los realice. El uso de estadísticas basadas en el número de citas es seguramente una mala costumbre reciente de la comunidad científica, no obstante, hay ocasiones en las que los números hablan mejor que cualquier otro argumento. De las aproximadamente 10 434 citas que Google Scholar cuenta para "The Chemical Basis of Morphogenesis", casi 30%, es decir, cerca de 3 200 contienen las palabras neural field.
La universalidad del mecanismo esbozado por Turing y de otros mecanismos similares propuestos más recientemente para la formación de patrones espaciotemporales en redes neuronales sugiere, una vez más, que muchos de los procesos neuronales observados experimentalmente y experimentados de manera más o menos consciente a lo largo de nuestras vidas, no son casualidades evolutivas, sino propiedades intrínsecas y deterministas de la materia que nos compone.
Para terminar
Mi intuición es que la visión de D’Arcy Thompson tendrá todavía mucho más que enseñarnos sobre la manera en la cual miramos y entendemos nuestro cerebro y nuestros procesos cognitivos.
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| Agradecimientos Rosa María Castellanos Pérez, del posgrado de Historia del Arte de la Universidad Nacional Autónoma de México., es calurosamente agradecida por sus comentarios sobre la primera versión de este texto. |
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Referencias Bibliográficas
D’Arcy, Thompson. 1917. On growth and form. Cambridge University Press, Londres. 1942 y 1961. Franci, Alessio, Guillaume Drion y Rodolphe Sepulchre. 2014. "Modeling the Modulation of Neuronal Bursting: a Singularity Theory Approach", en siam J. Applied Dynamical Systems, vol. 13, núm. 2, pp. 798-829. Thom, René. 1972. Structural Stability and Morphogenesis: An Outline of a General Theory of Models. Westview Press, Reading. |
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| Alessio Franci Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. Obtuvo su grado de maestro en física teórica por la Universidad de Pisa en 2008 y el grado de doctor en física y teoría de control por la Universidad de París-Sur XI en 2012. Desde entonces trabaja en la frontera entre biología, sistemas dinámicos y teoría de control. Actualmente es profesor asociado en la Universidad Nacional Autónoma de México. |
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cómo citar este artículo →
Franci, Alessio. 2017. La importancia de D’Arcy W. Thompson en la neurociencia contemporánea. Ciencias, núm. 126, octubre-diciembre , pp. 58-65. [En línea]. |
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| Juan López Sauceda | ||||||||||||
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De acuerdo con la definición de la Real Academia Española,
la palabra coherencia define una conexión así como una relación lógica o unión de varias partes entre sí, de ahí que una forma tenga como propiedad primaria y fundamental una coherencia espacial particular una vez que sus partes se integran. Un atributo no siempre evidente de la forma de los objetos es la coherencia en la estructura del espacio que lo conforma y éste puede tener importantes implicaciones en la descripción de la realidad. De hecho, si hiciéramos un rastreo somero de algunas disciplinas en donde se pudiera ahondar en la coherencia espacial llegaríamos a puntos interesantes.
La psicología Gestalt propuso a finales del siglo xix que la visión es la percepción de un conjunto organizado de elementos en una forma, determinada como un ente abstracto y discreto, con propiedades que van más allá de la suma de sus partes y discernible sólo en su totalidad en el acto perceptual humano. De esta manera, la psicología Gestalt concibe la forma como un todo y otorga una intuición muy certera acerca de la coherencia espacial de los objetos. Esta escuela de pensamiento en psicología, que desarrolló Max Wertheimer y se estructuró en la segunda mitad del siglo xx gracias a Wolfgang Köhler y Kurt Koffka, tuvo una repercusión importante en otras áreas de las humanidades, como en aquellas cuyo interés radica en determinar generalidades de conjuntos sociales organizados en configuraciones estables.
De lo anterior se deriva que existen paralelismos subyacentes entre la búsqueda de propiedades genéricas en ciertos sistemas a partir del concepto de forma como un todo y la búsqueda de coherencia en estructuras. En el contexto de interacciones al interior de un sistema biológico, la coherencia estaría implicada en una relación entre partes que eventualmente conllevarían a un funcionamiento particular del sistema en su totalidad.
Idealmente, la coherencia entre partes podría repercutir en una alta eficiencia de una función, lo cual eventualmente tendría consecuencias en su selección. En efecto, ésta es una de las razones por las cuales en la biología ha sido inmediata la utilización de la función para esclarecer la forma.
Por otro lado, la transformación entre planos corporales de grupos de seres vivos (taxones) diferentes es un asunto que está lejos de resolverse, incluso de estar satisfactoriamente planteado en el sentido evolutivo. Citando a Karl Popper, Platnick menciona que la teoría evolutiva —en su estado académico preponderante actual conocida como la síntesis moderna— se basa en la evolución de genes y no en la evolución de las arquitecturas fenotípicas. De hecho, de acuerdo con Brian Goodwin, la selección natural no es capaz de explicar los orígenes y particularidades de las formas biológicas: describe morfologías y da detalles del cómo de su existencia, pero no explica los porqués de su origen.
No obstante, la teoría de la síntesis extendida, delineada primordialmente durante un taller sobre la estructura y futuro de la teoría evolutiva en el Instituto Konrad Lorenz en 2008 y publicado por Pigliucci y Müller, pone énfasis en el carácter multinivel de la teoría evolutiva y en un número importante de rasgos que implican propiedades biológicas más allá del nivel genético al abordar la transmutación morfológica. En biología, y de acuerdo con Pedro Miramontes y Faustino Sánchez, el estructuralismo generativo contemporáneo considera la forma fenotípica como el resultado de la acción de los genes, sumado a las leyes y principios que rigen su interacción, así como por reglas del desarrollo. Tales formas son generalmente entendidas como patrones o estructuras y han sido explicadas principalmente como el resultado de procesos físicos. El todo físico es considerado como algo más que la suma de las partes biológicas; es una concepción desde la complejidad y aplicable en la emergencia de formas.
Arquitecturas
Un elemento común entre las diferentes teorías de la forma mencionadas hasta ahora (con excepción de la teoría de la síntesis moderna) es ese valor holístico que alcanza a visualizarse con claridad en psicología Gestalt como un todo previo a las partes, muy similar al concepto de que el todo es mayor a la suma de las partes, muy característico de la complejidad. De hecho, tanto la psicología Gestalt como el estructuralismo generativo se han visto asociados históricamente al pensamiento holístico, cuya aceptación ha sido cuestionada por parte de la comunidad científica debido a que se le atribuye un carácter “misticista” e “impreciso”.
El arquitecto Christopher Alexander, en su obra The Nature of Order, establece un concepto denominado wholeness, cuya traducción literal seria integridad y que refiere a la propiedad global (propiedad holística) que captura la fuerza relativa entre las partes del sistema, considerando la manera en que se anidan unas propiedades en otras, su interacción y cómo varía la fortaleza o resiliencia del sistema urbanístico conforme al nivel de anidamiento.
El trabajo de Alexander indaga en la coherencia estructural de los sistemas complejos, matizándola en su carácter meramente espacial y arquitectónico. Su argumento es que las preguntas respecto de la coherencia espacial de un sistema complejo emanan de la arquitectura y que la resolución a tales problemáticas provendrían de un tipo de análisis geométrico cualitativo como el que él expone, donde el wholeness sería pieza central. Además, este autor resalta el hecho de que hay apreciaciones subjetivas de lo “vivo” (mucha veces intrínsecamente relacionado con lo bello) que derivan exclusivamente de la forma.
En el mismo sentido, en un capítulo de su libro The Divine Proportion intitulado “Experimental aesthetics”, H. E. Huntley señala la notable cantidad de percepciones humanas de estructuras arquitectónicas asociadas a lo “vivo”. De tal forma, es posible pensar que lo bello puede ser considerado como objeto de estudio desde las ciencias exactas y no sólo desde la estética o la arquitectura. Lo anterior fue planteado temprana e intuitivamente por Wolfgang Köhler en el contexto de la psicología Gestalt, así como por von Bertalanffy en su teoría general de sistemas.
La concepción de lo “vivo” genera una sospecha en arquitectura acerca de una totalidad espacial (holismo espacial) particular para lo vivo. Esa propiedad no es discernible con precisión desde nuestra subjetividad pero bien se podría dilucidar a partir de parámetros de la forma arquitectónica global. Elaborar una estadística de las propiedades geométricas asociadas a un conjunto de arquitecturas biológicas suficientemente bastas tendría ese potencial. Este argumento, aparentemente legítimo, propondría en principio que el estudio de la belleza de los patrones y la armonía de las formas es adecuado como método científico. Al parametrizar de manera unificada las formas y estructuras biológicas se podrían discernir valores únicos para lo vivo.
De hecho, la propuesta de Alexander pone en evidencia que el asunto de la forma ya no es sólo sustento de hipótesis en problemas de percepción espacial en áreas como la neurobiología o en las bases de la psicología Gestalt, sino que incluso define rutas enteramente novedosas para la concepción de la forma en la teoría evolutiva a partir del análisis arquitectónico y estético de entidades espaciales variadas: la geometría del citoesqueleto y la tensegridad, la histología y la diferenciación celular, así como en una gran cantidad de disciplinas que requieran una comprensión genérica de la forma y el espacio inmaterial, como la morfología urbana o incluso el arte. Despertar un interés por el uso de las perspectivas “del todo” acerca de la forma como parte de metodologías epistemológicas para no sólo explicar cómo, sino por qué surgen determinadas configuraciones repetidamente en el contexto biológico, en la naturaleza en general.
¿Qué propiedades espaciales y arquitectónicas tienen en común formas aparentemente dispares como los diversos fractales y la proporción áurea en los pentágonos, tan recurrentes en lo vivo, en contraste con muchas otras geometrías ortogonales no vivas? ¿Cómo es que esas organizaciones espaciales pueden proporcionar atributos a lo biológico en contraste con lo no biológico? ¿Cuáles son esos atributos? ¿Dichos atributos están implicados en definir la vida a partir de un tipo de organización, coherencia o forma particular?
La comprensión de la disposición de elementos a nivel arquitectónico implicaría, como estudio, una medida del espacio no sólo en el contexto físicomaterial y en la búsqueda y generación de patrones en diversas escalas de complejidad física —como lo ha hecho típicamente el estructuralismo generativo en biología en su búsqueda de porqués—, sino también meramente geométrico, como se ha hecho en filotaxia y morfología teórica con sus morfoespacios (regiones cartesianas cuyos puntos definen geometrías particulares).
No obstante, el enfoque para abordar las formas que aquí se propone no se limitaría a generar formas e hipótesis funcionalistas con base en los límites del morfoespacio y la exploración de éste, sino que, a partir de métodos estadísticos de la coherencia espacial de cada forma, se abocaría a entender las propiedades generales de la apabullante cantidad de formas de la realidad física y sus límites dentro del espectro biológico, los límites organizacionales de los sistemas como lo proponía Ludwing von Bertalanffy, el todo previo a las partes, como lo sostiene la teoría la Gestalt. El punto de partida para continuar pensando en este posible análisis de la forma orgánica a partir de la coherencia estructural es el escudriñamiento de los conceptos de forma y estructura.
Levedad de la forma y sopor de la estructura
La forma como concepto se refiere a la región discreta del espacio que define un cuerpo geométrico con características matemáticas particulares. La forma que determina una región anatómica o un organismo en alguno de sus diferentes estadios es mejor apreciada mediante el ejercicio mental en el cual se despoja de toda materialidad y permanece sólo el espacio elemental que ocupa (figura 1).
Esta figura también puede asociarse a la esencia de un objeto goethiano, como la Urpflanze, algo abstracto y no material. Goethe intuyó el concepto a partir de pensar una “unidad de forma” en la Urpflanze, la protoplanta, que se refería a la forma tipo (original y única) a partir de la que todas las formas vegetales habrían derivado. De acuerdo con lo dicho por Brady en “Form and Cause in Goethe’s Morphology”, para Goethe los conceptos de Gestalt, Typus y Bildung (configuración, tipo y formación) significaban —en la homología goethiana— relaciones de un proceso generativo (como las cónicas, originadas en secciones de un cono geométrico) y no propiamente relaciones de estructura o conexión. Por otro lado, en su Filosofía de la física, Lawrence Sklar expone que la estructura se refiere a la disposición entre los elementos de un conjunto, así como a la interacción que emana de la interrelación de ellos (figura 2).
Ya desde Aristóteles preocupaba el origen de la forma, cuyo problema surgió de las meditaciones del filósofo y empirista al estudiar el desarrollo embrionario del pulpo y del pez siluro. En su opinión, tal desarrollo es una epigénesis, es decir, una estructura que surge a partir de una masa no organizada. Como se puede notar, los términos de forma y estructura tienen su origen en tratar de entender qué es el espacio y están intrínsecamente relacionados. Sin embargo, una forma es unitaria en el sentido estricto, como la protoplanta de Goethe, y una estructura está compuesta de varios elementos con relaciones particulares. A partir de lo anterior es evidente que la forma y la estructura están determinadas por lucubraciones implicadas con el espacio. Por otro lado, también es posible notar que los estudios de morfología en evolución, y de manera general en biología, están mayoritariamente fundamentados en la idea de estructura.
No sólo los estructuralistas clásicos como Geoffroy SaintHilaire y Cuvier, y los contemporáneos como Stephen Jay Gould y Brian Goodwin se han enfocado en la estructura, como su apelativo lo indica, sino también aquellos inmersos en el programa adaptacionista y que definen las transformaciones morfológicas a partir de la atomización de partes y los cambios de disposición espacial interna por medio de adaptaciones, modificaciones diferenciales selectivas y procesos de variaciones fenotípicas graduales y cuantitativas, dadas por alelos particulares.
La ecología de poblaciones encuentra que la distribución diferencial de alelos define una estructura poblacional que eventualmente genera variaciones fenotípicas y consecuentemente transformaciones morfológicas sutiles que pueden ser extrapoladas a nivel macroevolutivo. No obstante, tal explicación deja fuera los varios niveles de complejidad que están detrás del objeto de estudio central (la forma del fenotipo) pues simplemente no son considerados.
Si lo que se busca es analizar cómo es que una entidad arquitectónica surge y se modifica es necesario incluir en el análisis no sólo a los genes y la estructura de los organismos, sino también su configuración espacial final. Incluso en la propuesta EvoDevo, los loci definen regiones organizadas temporal y espacialmente generando una estructura en constante evolución a partir de interacciones celulares y moleculares particulares, cuya forma, esto es, el plano corporal, generada es una mera consecuencia que no es tomada en cuenta.
Claro está, el carácter de las interrelaciones (alometría, heterocronía, disparidad o heterotopía, por nombrar algunas) de las partes anatómicas que ofrece un estructuralista es global en cuanto a que describe una integración del organismo, acercándose así a la idea organicista o gestáltica del espacio como un todo próximo al concepto de forma. No es difícil encontrar que en el estructuralismo se usan indistintamente los términos forma y estructura, incluso forma y patrón, lo cual resulta en una escasa precisión.
En el acercamiento que emprende Phillip Ball sobre el tema de las formas y los patrones en The Selfmade Tapestry: Pattern Formation in Nature, se define a los patrones como entidades con regularidades que están extendidas en el espacio mientras que las formas son limitadas y finitas.
Un patrón puede estar asociado a una forma, sin embargo una forma no siempre está definida por un patrón; existen formas irregulares y de simetría infinita, como las esferas que no pueden ser asociadas a ningún patrón. Esta ambigüedad semántica entre estructura, patrón y forma puede deberse a la ruta metodológica y empírica que tradicionalmente se ha usado para explicar el fenotipo. En un sentido práctico, antes de ser entendida como tal, una forma generalmente tiene que ser entendida como estructura, ya que las interacciones e interrelaciones de sus elementos la definirían a sí misma de manera global. Tal ruta metodológica es en cierto sentido natural, ya que un todo generalmente se comprende por medio de sus partes, lo cual determinó un paradigma metodológico necesario en su momento desde enfoques como el reduccionismo —que por cierto frecuentemente se confronta con el holismo. En otras palabras, el esquema metodológico de la visión reduccionista es parte habitual en la morfología externalista e internalista y propone que los elementos constitutivos son la vía para entender el todo (la forma); sin embargo, actualmente este enfoque es rebasado debido a que la estructura global no puede explicar los porqués de la frecuencia de determinadas formas, de manera que la idea de estructura permanece latente y el valor de la forma o la coherencia global, del wholeness de Christopher Alexander, permanecen como algo aislado, invisible y cuasi místico.
Octavio Miramontes menciona en Fronteras de la física que en la evolución de la materia, en cada salto cualitativo de un nivel jerárquico de complejidad a otro se presentan fenómenos que no son reducibles al nivel de los constituyentes básicos de un nivel jerárquico inferior. En un sentido estricto, los estudios de morfología no se enfocan en las propiedades de la forma sino en los cambios en las relaciones entre los elementos y sus repercusiones causales en la forma final. En términos del morfoespacio, si bien existen trabajos en morfología teórica que profundizan en la geometría de la forma, éstos siguen sin estar interesados en comprender la recurrencia de determinadas formas y están limitados a entender relaciones geométricas sin establecer asociaciones con configuraciones exclusivas de lo vivo.
Un morfoespacio unificador de grupos de organismos, taxones, distantes. no atiende la naturaleza evolutiva ni los determinantes de la forma biológica en sí, pues generalmente sólo explica relaciones geométricas entre exoesqueletos. Otro asunto a cuestionar es la comprensión de la forma a partir de patrones, esto es, la forma de un caracol no se explica con las ecuaciones de Turing; con ellas se puede explicar el patrón de la concha pero no la forma de la concha. Los tatuajes de una persona no explican la forma de la persona. Una forma, en el contexto de la dinámica de sistemas biológicos, es una propiedad emergente de un configuración estructural lejos del equilibrio que retroalimenta al mismo sistema y a sí misma a partir de la compartimentalización del espacio. La forma posee información que ha sido olvidada. La intuición que aquí se expone es que las propiedades espaciales arquitectónicas que posee un sistema también son parte causal del mismo sistema y operan mediante procesos de retroalimentación. La forma o la geometría del sistema no sólo es un efecto de la dinámica propia, sino una causal de su estabilidad al encaminarlo y restringirlo —a las rutas de lo “vivo” en el caso de los sistemas biológicos. La forma en sí puede ser una condicionante termodinámica.
Retomando la perspectiva de Alexander, el wholeness proporcionaría una coherencia relativa de subsistemas por medio de la forma, ya que los sistemas que los albergan pueden ser fisicomecánicos, biológicos, arquitectónicos, entidades estéticas o incluso meramente informacionales. La coherencia de sistemas complejos como los vivos tendería a estados morfológicos con particularidades geométricas que repiten formas en la naturaleza como los fractales, las series de Fibonacci o los pentágonos, en tanto que constricción evolutiva con incidencia constante en una cuenca de atracción. La coherencia armónica de un sistema estaría dada por dicha convergencia hacia ciertas propiedades geométricas estadísticas genéricas. Los procesos de desarrollo por redes de regulación genética entendidos por medio de modelos waddingtonianos, no sólo pudieran ser análogos a los geométricos por sus convergencias hacia determinadas cuencas de atracción en niveles de complejidad genéticos, sino que incluso podrían estar asociados a cuencas de atracción geométricas en ciertos casos.
A partir de lo anterior es interesante notar que para que una descendencia ocurra es posible prescindir de la maquinaria genética, ya que las entidades derivadas se repetirían en cuencas de atracción constantes. Es decir, la descendencia podría ocurrir en sistemas complejos diferentes a los sistemas biológicos, como las formas recurrentes —espirales y fractales— que aparecen a escalas diversas, niveles de complejidad y sustratos varios en la naturaleza sin que estén ni remotamente asociados.
Directrices en morfología
La palabra morfología fue propuesta por Goethe en el siglo xviii para referirse al estudio de las formas que se hallan en la naturaleza: “la morfología debe contener la doctrina de la forma, de la formación y transformación de los cuerpos orgánicos; ella pertenece, por tanto, a las ciencias naturales”. En este sentido, la biología es el núcleo académico en el que se gesta la intuición de forma a partir de una corriente filosófica como la Naturephilosophie. En la biología contemporánea el empirismo en morfología denota el estudio no sólo de la forma y estructura del organismo —como el fenotipo en plantas, animales y microorganismos—, sino que también se enfoca en el tamaño, forma, estructura de sus partes y relaciones entre ellas. De hecho, el término morfología ha sido usado típicamente como sinónimo de anatomía y desde los estudios de D’Arcy Thompson se ha conceptualizado como una rama menos empírica y más abstracta para abordar los cambios en el fenotipo, como sucede en morfometría.
De esta manera, a diferencia de las aproximaciones más racionales y abstractas que se dan en topología y morfología matemática, la forma en biología ha sido abordada más bien con enfoques aristotélicos (aproximaciones empíricas) que con los platónicos. Por lo tanto, la morfogénesis se refiere al estudio biológico del origen y desarrollo del organismo y sus estructuras (o partes) anatómicas y no a la descripción de la forma en términos de sus propiedades matemáticas y arquitectónicas de coherencia estructural.
En contraparte, los estudios de biología matemática en filotaxia de plantas, así como las simulaciones de patrones en organismos como caracoles, peces y ramificaciones de corales y el análisis de las formas biológicas en morfoespacios geométricos, han priorizado el análisis de la forma per se, colocando en segundo plano lo material (lo biológico, químico y físico). Los trabajos sobre filotaxia y morfoespacios buscan generalidades matemáticas y geométricas de la forma que revelen causalidades funcionalistas o del desarrollo. De hecho ha sido posible encontrar relaciones interesantes entre las generatrices físicas en la disposición de unidades anatómicas en la filotaxia y sus consecuencias biológicas en las parastiquias de plantas (entrecruzamientos y espirales anatómicos en organizaciones vegetales). Como se ha mencionado, los estudios estructuralistas han orientado sus empeños en resolver causalidades físicas y protectorados de patrones en sistemas biológicos en escalas diversas para explicar la generación de las formas en la naturaleza, aunque en general se refieren a la generación de estructuras y patrones.
En resumen, todas estas visiones en biología han dado continuidad al empirismo aristotélico. La pretensión de explicar la frecuencia geométrica de ciertas arquitecturas biológicas (como series de Fibonacci y pentágonos) en contraste con otras (como espirales aritméticas y las organizaciones poliédricas propias de los cristales y no de los organismos), además de la búsqueda de coherencias espaciales y cohesión morfológica a partir del análisis del espacio, queda aún fuera de las visiones teóricas y experimentales antes mencionadas, aun cuando tales búsquedas siguen constituyendo el eje de los problemas centrales en la teoría evolutiva.
Conclusiones
El intrincado proceso por el cual la forma de los organismos se determina, así como su asociación con las interacciones de sus billones de células, cientos de tipos celulares y docenas de tejidos, sin mencionar la cantidad de órganos (todos originados desde un simple óvulo fecundado), resultan menospreciados bajo el foco único de la ruta del fin reproductivo y la tasa diferencial de frecuencias alélicas para explicar las transformaciones morfológicas y la complejidad de formas que devienen en la naturaleza orgánica.
La aproximación estructuralista enfoca la evolución bajo una luminosidad más amplia, en la que aparece el valor sistémico de las complejidades morfológicas que emanan en el tiempo. Como ya se ha enfatizado, el estructuralismo también debería abogar por dar un nuevo salto conceptual hacia reformulaciones en las que los procesos físicos no determinen un poder fáctico y se sustente el estudio de la forma en la fuerza del mismo concepto de forma y no en su sola estructura.
Sospecho que la forma deja de ser evidente ante nuestros ojos por su obviedad en la vida cotidiana. Todos los objetos están dotados de forma, pero por su proximidad y abundancia ésta deja de existir de cierta manera, de ser evidente ante nosotros. La estancia intrínseca y omnipresente de la forma en toda la materia le permite pasar desapercibida, la vuelve insoportablemente leve, ligera y vacua. Ciertamente, el despojo de lo material en el caso de las formas las hace invisibles y, a pesar de esta intangibilidad, las formas poseen una existencia definitiva en nuestra realidad, por lo que el platonismo sigue estando vigente como un tentador atentado contra la realidad.
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Referencias Bibliográficas
Alexander, Christopher. 2003-2004. The Nature of Order: An Essay on the Art of Building and the Nature of the Universe. Center for Enviromental Structure series, Berkeley. Ball, Phillip. 2004. The Self-made Tapestry: Pattern Formation in Nature. Oxford, Nueva York. Brady, Ronald. 1987. “Form and Cause in Goethe’s Morphology”, en Boston Studies in the Philosophy and History of Science, Bokulich, et al (eds.). Springer, Dordrecht. Pp. 257-300. Huntley, H. E. 1979. The Divine proportion. Dover Publications Inc., Nueva York. Miramontes, Octavio y Karen Volke. 2013. Fronteras de la física. Siglo xxi, México. Sánchez, Faustino y Pedro Miramontes. 2009. “Las for-mas en la naturaleza: una cosa es describirlas y otra es explicarlas”, en Miscelánea Matemática, núm. 49, pp. 101-124. Sklar, Lawrence. 1992. Filosofía de la física. Alianza Editorial, Madrid. |
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| Juan López Sauceda Catedrático Conacyt, Universidad Autónoma Metropolitana-Lerma. Juan López Sauceda obtuvo la licenciatura en biología por la Universidad Autónoma de Querétaro y el doctorado en ciencias biomédicas (biología teórica) por parte de la Universidad Nacional Autónoma de México en el Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada en 2009. |
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cómo citar este artículo →
López Sauceda, Juan. 2017. La insoportable levedad de la forma y el sopor de la estructura en biología y otras disciplinas. Ciencias, núm. 126, octubre-diciembre , pp. 68-75. [En línea]. |
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| La telaraña como una de las bellas artes |
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| César Carrillo Trueba | ||||||||||||||||
Por el registro fósil se sabe que las arañas tienen más de cuatrocientos millones de años de antigüedad y que ya contaban con las estructuras que sostienen las glándulas que producen la seda ubicadas al final del abdomen–, lo que hace suponer que ya tejían telaraña, aunque las evidencias más tempranas datan de hace 130 y 110 millones de años.
En realidad no existe un solo tipo de seda, hay cinco o siete, y entre las formas de la telaraña se encuentran unas a manera de embudo y otras planas, estas últimas pueden ser verticales, horizontales o inclinadas en algún grado, siempre en función de la información que proporcionan las vibraciones de la red, y las hay en triángulo, como hoja y en espiral, entre otras.
Dicha diversidad no es de extrañar, pues se cuenta cerca de cincuenta mil especies de arañas y todas tejen con su seda. La telaraña brinda protección, sirve como refugio, para la reproducción y es el medio de obtener presas –todas las arañas son carnívoras–, por lo que suelen ser construidas en sitios estratégicos.
La forma de la telaraña depende de un patrón hereditario mas fuertemente modificado por una serie de factores ambientales como la humedad, la temperatura, el viento y el soporte de la red; asimismo, hay factores internos como la producción de seda y de comportamiento, como el aprendizaje, un aspecto que ha sido estudiado en algunas especies y que tiene claros efectos en la forma de la telaraña. Esta conjunción de factores ha sido abordada con gran detalle en el estudio de las telarañas planas.
Artista modesta
La belleza de la telaraña, los mitos y metáforas en torno a ella y la inspiración que aporta a los artistas son rasgos legendarios. Sin embargo, quizá por vez primera ésta ingresa en un museo y no de historia natural sino de arte contemporáneo, aunque su nombre sea Museo de Arte Moderno de Buenos Aires. En una de sus salas, en agosto de 2017 tuve la suerte de ver la instalación del artista tucumano Tomás Saraceno “Cómo atrapar el universo en una telaraña”.
En colaboración con biólogos del Museo de Historia Natural Bernardino Rivadavia, este artista emprendió la búsqueda de arañas que durante su etapa juvenil forman inmensas colonias (Parawixia bistriata) en el norte de Argentina y se aventuró a trasladarlas al museo, aunque en el video que acompañaba la instalación se menciona que mezclaron tres especies de araña pues se dieron cuenta de que al interactuar formaban telarañas de mayor complejidad. En una estructura creada ex profeso, durante seis meses, cerca de siete mil arañas crearon una obra cuya belleza fue puesta en valor con un fondo negro y una cuidadosa iluminación. Una suerte de viaje por el cosmos y sus constelaciones.
Artistas milenarias que, a diferencia del artista contemporáneo, procuran pasar desapercibidas, para la exposición de su magna instalación, las arañas fueron retiradas. Su obra roza la eternidad.
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Referencias bibliográficas
Heiling, A. M. y M. E. Herberstein. 1999. “The role of experience in web-building spiders (Araneidae)”, en Animal Cognition, vol. 2, núm. 3, pp. 171–177. Vollrath, Fritz y Paul Selden. 2007. “The Role of Behavior in the Evolution of Spiders, Silks, and Webs”, en Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, vol. 38, pp. 819-846. Vollrath, Fritz, M. Downes y S. Krackow. 1997. “Design Variability in Web Geometry of an Orb-Weaving Spider”, en Physiology & behavior, núm. 62, pp. 735-743. |
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| César Carrillo Trueba Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. |
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cómo citar este artículo
Carrillo Trueba, César. 2017. La telaraña como una de las bellas artes. Ciencias, núm. 126, octubre-diciembre, pp. 66-67. [En línea]. |
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