Organismo y Organización en Biología Teórica

Bertalanffy afianza la importancia central del organismo, afirmando que sus propiedades no dependen de la peculiaridad de sus componentes sino del sistema dinámico en el que se articulan los mismos. No es un punto de vista "aditivo", como el mecanicista. El otro concepto troncal de Bertalanffy es el de organización. Este concepto no existe en física, de modo que entramos en el problema de la reducción de la biología a la física, o de la subsunción de la física en le biología. En ese momento, lo que queda claro es que la biología lleva retraso: no ha habido un Newton de la biología. Para intentar afianzar el concepto de organización Woodger acuña el de relaciones internas entre las partes: las propiedades de una parte son diferentes cuando dicha parte está integrada en el organismo que cuando es removido del mismo. Esto influye en las consideraciones bioquímicas, y también en las genéticas: ¿es heredable la organización? Para Woodger no estaría especificada en el carácter mendeliano, sino formada mediante los procesos dinámicos del desarrollo. Woodger por lo tanto separa dos procesos, separación muy interesante porque se incidirá en ello en las muy posteriores concepciones evo-devo:

1. La morfología del organismo, heredada por procesos mendelianos.

2. La organización del mismo, que depende de las relaciones entre las partes, y es ontogénica.

Las visiones organicistas promueven una visión multinivel de una realidad estratificada jerárquicamente en niveles de diferente complejidad. Lamentablemente las ideas de Woodger no fueron asimiladas porque cayó en descrédito al negar la teoría de los cromosomas.

4. El panorama más amplio: la biología teórica ante la biología molecular y la Síntesis Moderna de la teoría de la evolución

El programa iniciado por el Theoretical Biology Club de Cambridge tuvo cierto resurgir en los años 60-70 del XX. Como marco conceptual de ese momento utilizaremos la clasificación del Olby, que diferencia dos concepciones y tres fases históricas. Las concepciones son:

1. Una concepción estricta (narrow), con logros hacia los años 50. Comienza con la elucidación de la estructura el ADN (Watson y Crick).

2. Una concepción amplia (broad), nacida en los años 30-40, que introdujo el término de biología molecular.

Y las tres fases son:

1. A partir de los años 30, de carácter reduccionista a la química. Establece programas de investigación para llegar hasta el nivel molecular en las explicaciones biológicas. A partir de los años 40 el neodarwinismo fruto de la síntesis prácticamente borra del mapa las controversias precedentes y se destaca como el nuevo programa de investigación progresivo, sin competencia efectiva por parte de las potenciales alternativas que todavía unos pocos años antes parecían florecer.

2. A partir de los años 50, que incide en la importancia de la secuencia de nucleótidos en el ADN para la determinación de la estructura de los organismos. En 1953 Watson y Crick desentrañan la estructura del ADN. Las presiones hacia una consideración más exclusivamente bioquímica se hacen muy vehementes. algunos acutoes como Gould hablan de un progresivo endurecimiento del enfoque. Mientras, se mantienen curiosas islas de optimismo que no se corresponden con el panorama general, como con Bertalanffy, proclives a la biología teórica. En este período Neurath, Carnap y Morris publican en su International Encyclopaedia of Biology un artículo redactado por Felix Mainx (1955) con el título de “Foundations of Biology” y en el que, entre no pocas críticas más o menos suaves a planteamientos de corte organicista, mencionando repetidamente en modo crítico a Bertalanffy.

En los años 60-70 hay un renovado interés por el organicismo, se da de nuevo una cierta apertura a los enfoques biológicos más amplios y holistas, aunque este quicio quedó sellado por una biología molecular renovada. Una de las razones para este renovado interés por el organicismo o la biología teórica sería :

1. El punto de inflexión que supuso la aparición de la posibilidad de recombinación genética en los primeros 70, tanto por las perspectivas que abría a la investigación, plagadas tanto de esperanzas médicas como de temores sociales. Se establecen moratorias y protocolos éticos en la investigación en forma de autorregulación restrictiva.

2. El propio éxito del enfoque biomolecular provoca una absolutización que generará la reacción de los enfoques más generalistas y abiertos.

Los años 70-80 sufren un paso por el desierto en lo que a la biología molecular se refiere, del que saldrá no obstante reforzada. La crisis es motivada por la fuerte controversia al respecto de los modelos de regulación de los genes, y se considera el detonante de la tercera fase. A finales de los 70 vuelven los intentos renovados de los enfoques organicistas de manos de Waddington, en torno al tema Towards a Theoretical Biology (Hacia una Biología Teórica) en unos términos que recuerdan recuerdan completamente a Bertalanffy.

3. A partir de los años 80, más compleja y con gran capacidad explicativa, incide en los mecanismos de control de dicha secuencia. Simultáneamente el darwinismo más estricto comienza a sufrir dificultades en el panadaptacionismo. Se aprecia asimismo cierto divorcio entre la biología evolutiva y la molecular.

5. La biología teórica después de 1953

En estas segunda etapa, la biología teórica mantiene sus dos metas de la etapa anterior: el carácter organicista y la reivindicación de los trabajos teóricos. Sin embargo, el marco ha cambiado: la Teoría de la Evolución está mucho más asentada por la labor de la Síntesis moderna, y la biología molecular ha tenido un espectacular avance, convirtiéndose en el referente inapelable de los trabajos en biología. Con este telón de fondo, los temas estrella de la biología teórica son cinco, y los veremos separadamente:

1. La interpretación física del papel de la información en el contexto de la dinámica fisico-química del organismo

2. El estudio de los organismos mínimos. El interés se desplaza desde las moléculas hasta un todo organizado.

3. Entender el papel de la organización en la evolución biológica

4. La modelización.

5.1. Dinámica e información

5.2. Organismos mínimos

Adquieren mucha importancia teórica, dada la cierta confianza, que se respira en el aire, en que se van a poder extrapolar los resultados obtenidos en sistemas mínimos a los más evolucionados. Maturana y Varela proponen en 1973 la noción de autopoiesis. La idea general de la autopoiesis es la auto-producción (sin distinción entre productor y producto), como una forma especial de proceso auto-organizativo que constituye a los seres vivos y que surge sin un control centralizado, sino como resultado de las relaciones dinámicas entre todos los componentes del sistema en un cierre operacional.. Así, lo que define a la vida es la aparición de un sistema topológicamente limitado por una construcción física que encierra una red recursiva de relaciones de producción de componentes capaz de autonomía , es decir, de configurar una variedad de comportamientos propios. Se deja de considerar la descripción de las relaciones entre el ser vivo y el ambiente en término de respuestas (outputs) a estímulos(inputs), adoptando una visión más plástica, apoyada por los nuevos estudios en ciencia de sistemas, cibernética, Sistemas Complejos y Vida artificial.

Biólogos teóricos como Robert Rosen, Kauffman o Tibor Ganti han desarrollado sistemas teóricos en este sentido.

5.3. Organización y evolución

La Síntesis realizada en los años 30-40 coordina diversas disciplinas bajo el manto unificador de la teoría de la evolución. Sin embargo, deja fuera cuestiones trascendentales como la embriología y el desarrollo. Esto propició dos efectos:

1. Se entendió la evolución casi exclusivamente como efecto de la SN sobre las poblaciones.

2. La SN incide sobre la estructura de los genes, a través de la selección fenotípica.

Como consecuencia de ello, se considera que lo que evolucionan son las partes individuales, representadas por sus genes individuales, no los seres vivos como sistemas organizados. En el seno de la biología teórica encontramos dos actitudes distintas:

1.- Reivindicar explicaciones causales y desechar las históricas basadas en la SN. Se trataba de una vuelta a consideraciones mecanicistas (Entwicklungsmechanik) sobre los organismos que afectan al propio individuo sin apelar a la historia filogenética. Es el camino seguido por Varela o Rosen, que han preferido prescindir de la evolución en sus modelos.

2.- Menos extrema y más proclive a avanzar en una teoría de la evolución que tenga más en cuenta el problema de la organización biológica es la posición de investigadores como Waddington, que estudian el desarrollo como un proceso estable. La estabilidad la garantiza la interacción en red de un amplio conjunto de genes. Se tienen en cuenta efectos como el efecto Badlwin, o de asimilación genética de caracteres fenotípicos que inicialmente se producen como respuesta al ambiente, en un modo que recuerda al lamarckismo.

5.4. Modelización

Se produce un espectacular aumento de las herramientas matemáticas e informáticas para el estudio de los modelos, que son principalmente de tos tipos; sincrónicos y diacrónicos (que estudian el cambio de los sistemas en el tiempo). Dentro de estos últimos se han desarrollado tres métodos evolutivos: los algoritmos genéticos (AG), las estrategias evolutivas y la programación genética, que se diferencian principalmente por usar diferentes formas de mutación y de selección.

6. Conclusión.- Una biología teórica para el siglo XXI

Y llegamos a la situación actual: plena de posibilidades integradoras. Podemos estar volviendo al organicismo con modos y perspectivas que resultaban inaccesibles en etapas anteriores. El cambio de perspectiva es posible gracias a avances en un sentido y fracasos en el otro. Parece haber concluido "el siglo del gen", y las expresiones de descontento por el excesivo afán reduccionista se elevan por doquier. La complejidad toma una posición central en el estudio de los sistemas vivos, y esta nueva situación implica la coexistencia de dos factores:

2. La irrupción de los programas evo-devo y autoorganizativos tiene capacidad de ofrecer avances teóricos y resultados empíricos.

¿Los trabajos en biología teórica han propiciado este cambio? Más bien ha sido la muerte por éxito de la biología molecular. En palabras de Morange:

Ha revolucionado la genómica la comprensión son del mundo vivo? Paradójicamente, su principal contribución es quizás el resultado de una decepción: la secuenciación completa del genoma humano no nos ha enseñado "directamente" nada de lo que somos,aunque ese conocimiento será una herramienta sin igual para aislar, por ejemplo, los genes asociados con enfermedades. La secuencia completa de genomas no reveló la presencia de un programa genético del desarrollo, como habían imaginado los primeros biólogos moleculares. Fue la sentencia de muerte de la ilusión reduccionista de que el conocimiento de los genes revelaría inmediatamente todas las estructuras y funciones de los organismos vivos. Esta decepción ha fomentado el aumento de la post-genómica, es decir, de todas las tecnologías para explotar la información obtenida a través de principales programas de secuenciación, y el establecimiento de una nueva visión organismos vivos en general. Hoy en día, la mayoría de los biólogos creen que las extraordinarias características de los seres vivos tienen su origen en la operación integrada de cientos o miles de componentes elementales.