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Juan López Sauceda      
               
               
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).

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Figura 1. La forma elemental de un erizo marino es un disco particionado en cinco y puede ser reducido a una simple forma pentagonal.

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).

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Figura 2. La interacción entre elementos define propiedades de redes que pueden generar diferencias en la interacción.

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.
 
       
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.


     

     
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.

     

     
 
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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