Antonio Vélez - Del big bang al Homo sapiens

Sistemas irreversibles

Los modelos termodinámicos que describen el comportamiento de los sistemas complejos cuando se encuentran lejos de los puntos de equilibrio (Prigogine, 1993) permiten ahora tener una comprensión mucho más clara de los fenómenos evolutivos. Efectivamente, cuando los sistemas abiertos, esto es, aquellos que intercambian energía y masa con el entorno, están compuestos por un número alto de elementos unidos por una vasta red de interacciones mutuas, sus comportamientos son muy inestables al encontrarse lejos de sus puntos de equilibrio (estados metaestables). En estas condiciones especiales, pero comunes, su comportamiento exhibe ciertas características universales. Por ejemplo, al presentarse alguna variación espontánea, el sistema responde con presteza y trata de neutralizarla. Con frecuencia no se logra el propósito, la fluctuación se amplifica fuera de toda proporción y en un lapso bastante breve es capaz de sacar el sistema de su estado presente y llevarlo a uno completamente nuevo e impredecible. Se habla en estos casos de catástrofe, caos o punto de bifurcación; un instante privilegiado o punto singular después del cual se presenta un corto periodo de conmoción y otra vez entra en acción el azar para decidir la dirección de cambio, hasta que se llega a un nuevo estado estacionario. La probabilidad de regresar a un estado anterior es nula.

Aparecen así en el sistema nuevas estructuras. Configuraciones insospechadas, imposibles de predecir, que se van integrando en el conjunto y cada vez se olvidan más y más de las condiciones iniciales. La novedad se instala en el sistema y pierde pronto su carácter de tal. Es entonces cuando decimos que se ha producido evolución. El sistema da un paso evolutivo y aumenta su complejidad de manera irreversible y casi repentina, moviéndose a contracorriente con el flujo natural de la entropía, violando con impunidad la segunda ley de la termodinámica, que postula una desorganización siempre creciente. Cada vez ocupa un estado más improbable, en un ascenso sin fin. Se va así construyendo el presente y dejando atrás y para siempre un pasado irrecuperable.

El azar vuelve otra vez a convertirse en fuente inagotable de novedades. Es autor de las fluctuaciones, por un lado; por el otro, decide el rumbo que debe seguirse y, en consecuencia, el estado siguiente. Crea el caos y luego construye sobre él un nuevo orden. El sistema roba información al entorno y la almacena en nuevas estructuras. Dícese en estos casos que se ha producido orden por fluctuaciones. Advirtamos que el sistema se autoorganiza, por lo cual no tiene allí ningún sentido hablar de significados, ni de fines o propósitos. La metafísica no es necesaria por el momento.

Sistemas que posean las características atrás señaladas son de común ocurrencia. Las poblaciones de microorganismos, los diferentes grupos humanos, los insectos sociales, el genoma de cada organismo vivo, el cerebro humano, el conjunto de elementos que determinan el clima, amén de todos los ecosistemas, son ejemplos importantes. La característica más común observada en estos conglomerados es la enorme sensibilidad a fluctuaciones pequeñas, con el posterior cambio de estado. Los sistemas complejos se caracterizan por violar permanentemente la ley intuitiva y natural, aceptada por siglos, de que a causas pequeñas deben seguir efectos pequeños. Tales violaciones hacen que sean muy creativos y que posean un alto potencial evolutivo.

La teoría de los sistemas irreversibles sirve de apoyo a la evolución biológica. En particular, la complejidad de los genomas sumada a la complejidad de los ecosistemas permite explicar con claridad y en total acuerdo con el registro fósil el fenómeno de especiación rápida; esto es, la aparición casi repentina de especies nuevas después de cortos periodos de crisis en los ecosistemas correspondientes. Adicionalmente, se pueden explicar no pocos de los fenómenos ocurridos en la historia humana: súbitas crisis políticas después de largos periodos de tensa tranquilidad (encrucijadas de la historia), como la caída fulminante del sistema comunista en Rusia; conflictos bélicos desencadenados por incidentes triviales, como el florero de Llorente en Colombia o el asesinato del archiduque Francisco Ferdinando en Sarajevo; o repentinas catástrofes económicas, como la depresión de los años treinta en Estados Unidos.

Uno de los teoremas fundamentales de los sistemas irreversibles afirma que al aumentar el número de interacciones entre los elementos que los conforman, mayor es la posibilidad de que una fluctuación crezca hasta sacarlos de sus estados metaestables. Y otro teorema afirma que la sensibilidad a las fluctuaciones aumenta considerablemente al alejarse el sistema de las condiciones de equilibrio perfecto. Esto explica la tantas veces absurda dinámica de grupos y, también, nos permite aseverar que nuestra congestionada sociedad moderna, tensa y plena de interacciones entre todos sus elementos, merced al avance de las comunicaciones, a la rapidez creciente de los medios de transporte y al poderío de las armas, es cada vez más propensa a la inestabilidad y a las crisis. Un futuro poco tranquilizador.

Otro interesante teorema que satisfacen los sistemas complejos y que encuentra validación casi universal afirma que la probabilidad de permanencia de un individuo en una comunidad estable decrece exponencialmente con su tamaño. Esto explica la profusión de lo pequeño, que haya más estrellas que galaxias, más bacterias que ratones, más ratones que elefantes y más espermatozoides que óvulos.

El cerebro humano, compuesto por miles de millones de neuronas ricamente interconectadas, configura un típico sistema complejo irreversible. De comportarse como los demás sistemas de su clase, su enorme creatividad quedaría explicada inmediatamente, pues esta es una de las características principales de tales sistemas. Asimismo, los llamados chispazos o momentos de inspiración repentina podrían corresponder a los instantes críticos producidos por pequeñas fluctuaciones que, en determinadas situaciones, pongamos por caso, después de un intenso trabajo mental, crecen y se amplifican hasta sacar el sistema neuronal de su cauce normal. La irreversibilidad significaría, entonces, que nuestro cerebro evoluciona permanentemente de tal suerte que nosotros nunca podremos volver a ser los mismos de antes; que el eterno retorno es imposible. La aleatoriedad produciría una deseable ruptura causal entre el hoy y el ayer, lo cual implicaría el libre albedrío; esto es, la capacidad de tomar decisiones que no estén completamente implicadas por nuestro pasado.

Bricolaje o preadaptación

La clave para entender gran parte de los diseños de la naturaleza reside en lo que los franceses llaman bricolaje, o el arte de modificar lo existente para que desempeñe una nueva función: hacer de un sombrero una canasta, de una llanta unas sandalias, de una caja una silla, de una bicicleta vieja una obra de arte. “Un cambio funcional —dice Stephen Jay Gould— en el seno de una continuidad estructural”. Los biólogos lo conocen como preadaptación. Término desafortunado pues sugiere que el proceso evolutivo ha sido planeado de antemano, y que las adaptaciones, de manera precognitiva, se anticipan a las variaciones futuras del nicho ecológico. Pero ya sabemos bien que la evolución no posee misterios paranormales, que no está basada en la precognición ni en la previsión, sino en el oportunismo. En un lenguaje simple, todo lo que ocurre no es, en el fondo, más que una oportuna e ingeniosa sustitución de funciones (empieza ahora a usarse el término exaptación para referirse a este fenómeno). En ocasiones, las nuevas funciones no destruyen las antiguas y el órgano o la parte deviene multifuncional (las orejas y la nariz, amén de sus funciones naturales, sirven de soporte a los anteojos, sin haber sido diseñados para ello).