* Alguna vez será indispensable para esta última que entre el
resto de las
instrucciones se encuentren versiones erróneas complementarias, que
justamente coevolucionen, de allí en más, con la anómala
prioritaria.
Otras veces la tarea la realiza un nuevo atractor resultante de cambios en
las condiciones iniciales. Esto se entiende con las explicaciones de
Kauffman referidas a cambios de nivel superior en genes que regulan si hay
que aplicar una Y lógica, o por lo contrario, una O lógica para
buscar un
atractor alternativo con perspectivas. Como resultado, las fluctuaciones
durante la coevolución constituyen así una explicación
causal microscópica
del fenómeno macroscópico de la transición de fase del
desequilibrio. La
fluctuante coevolución explica la aparición de
transiciones de fase del desequilibrio de las adaptaciones a nuevos habitats
o nuevos riesgos (depredadores, etc.).
Los caos disipativos se interpetan como suma de comportamientos que pueden provocar, con relativamente escasa frecuencia,
ordenamientos locales a través de transiciones de fase del desequilibrio.
Es especialmente interesante en biología el caso de un sistema complejo ubicado en
la
zona de transición entre el orden y el caos, donde se dan óptimas
readaptaciones de dichos sistemas complejos. Sobre todo al caer y
desarmarse restricciones previas, como las asociadas con barreras del tipo
de no poder volar o similares (Kauffman). Las ondas de los encefalogramas
revelan que el cerebro como sistema está en zona de caos disipativo. Las
ondas estacionarias estables del cerebro caracterizan a los ataques de
epilepsia.
* ESTRATEGIAS QUE ACTUAN COMO ATRACTORES.
La dinámica evolutiva de poblaciones parece tener atractores que se
buscan
espontáneamente pero no a propósito. Las causas, los
propósitos son
construcciones mentales del humano. Aparece para el hombre muchas veces la
sensación de existir una correntada de la dinámica evolutiva, una
tendencia
o flecha hacia ciertos atractores de mínima energía. Quizás
sea más real
indicar que si un linaje de depredadores tiene cada vez más velocidad y
garras cada vez más puntiagudas, las presas deben mejorar porque sus
depredadores mejoran.
Si se permite la metáfora de la existencia de atractores de
supervivencia,
está claro que una especie, que por ventura llegara a un atractor ideal,
no
sufre por esa causa transición de fase alguna ni tiene forma de
evidenciar
que se "cumplió su propósito".
En el contexto de esta metáfora, se podría sugerir que el
mecanismo básico
de la vida es el apartamiento tanto de estructuras simples, como de
comportamientos simples a niveles inferiores. La extrema simplicidad
actúa
como separatrix o muro. Cerca de esa separatrix todos los puestos de los
diversos nichos están ocupados desde hace tiempo. En la Fig. 5, las
ordenadas a la izquierda son imposibles de ser atravesadas para avanzar
todavía más a la izquierda, por lo cual el principal
fenómeno factible de
[22]
ser constatado es el de verificar transiciones de fase de sistemas
complejos adaptivos naturales ubicadas a la derecha de la separatrix
-------------------------------------------------------------------------
! Z 10 Z
Búsqueda de ! O 9 O
atractores ! N 8 N
a lo largo ! A 7 A
del tiempo ! 6
! 5
! T 4 T
! A 3 A
! B 2 B
! U 1 U
-------------------------------------------------complejidad
Fig 5 (esquemática) Espacio biotermodinámico de búsqueda
de atractores para la supervivencia. En muchas situaciones, los sistemas
complejos adaptivos manifiestan ventajas selectivas (Regla de Gell-Mann). Para
los biosistemas de ese tipo, la búsqueda parece transcurrir en el valle
entre dos zonas prohibidas o tabú. La zona tabú (o muro) de la
izquierda, con una complejidad casi nula, marca una zona poco apta para que una especie
enfrente a la complejidad del ambiente donde debe lograr su supervivencia
(Ley de Simon: una extrema simplicidad de conducta no es apta para la
supervivencia en habitats complejos). El intento de superar la restricción
(o muro) de la derecha, con una complejidad desmesurada, implica el malgasto del recurso escaso, la bioenergía (Fig 1). La búsqueda se
aparta de la zona tabú izquierda. Todos los lugares cercanos a dicha zona ya han
sido tomados (Stephen Kaplan en Freeman, Los hacedores de cerebros,
Andrés Bello, Santiago (1995), p215). Dicha búsqueda encuentra nuevas soluciones
valiosas pero nada ahorrativas hacia la derecha. Halla por azar una forma de
derrumbar barreras preexistentes ("ida" o grandes transiciones de fase hacia la
derecha). La etapa siguiente es la de aprovechar las ventajas de la barrera
derrumbada sin dejar de autoorganizarse para ahorrar energía ("vuelta" o
pequeñas transiciones de fase a la izquierda). A continuación
habrá especies con muy diferentes requisitos energéticos que
ciegamente aplican o nó la energía ahorrada en superar nuevas barreras que
separan de un atractor de supervivencia ("ida" o "vuelta", segun el caso). Las
equivocaciones en la estrategia ciegamente seguida, se pagan con la
extinción. A esto se suman otras variables (extinciones masivas, etc.).
En la ruta zigzagueante de 1 a 10 se ha seguido solamente una de las
múltiples vías evolutivas, con fuerte tendencia hacia la derecha, lo cual es una
excepción a la regla general.
La explicación de Herbert Simon combinada con la de Cohen y Stewart, visualizan como simple el comportamiento del cerebro humano, si se lo
analiza a un nivel jerárquico superior. Simple, pero condicionado por
un entorno complejo que el humano inevitablemente debe enfrentar y prever de
antemano. Los grados de libertad de los comportamientos simples están
tensionados por la complejidad del entorno. Y esto lleva a las nuevas soluciones
más complejas que permiten superar condiciones de peligro y alarma.
Beer R - Intelligence as adaptive behavior. An experiment in computational Neuroethology, Academic Press, 1991 Dennett D - Consciousness Explained
* Como resultante, emerge una tendencia hacia la complejidad de los sistemas
complejos adaptivos naturales (o seres vivos) en su evolución
biológica. Con probabilidad no-nula tambien permite que emerja cierta
simplicidad asociada, por ejemplo, con el logro de economías en bioenergía.
[23]
Una cierta complejidad es la que necesitan las especies cuyo atractor para la
evolución se basa en la supervivencia respaldada por la inteligencia
(adaptabilidad para resolver problemas) que esa especie exhibe. Esto sucede con
algunas especies provistas de sistemas nerviosos, antes usados para
comportamientos superados y que, disponibles como estan, resultan, a veces,
aptos para la inteligencia. Se la puede llamar "complejidad inteligencia
intensiva", energeticamente costosa.
Otra complejidad muy distinta, con matices de simplicidad en un nivel superior,
es la que tienen diferentes especies, muy numerosas, cuyo atractor o estrategia
de supervivencia consiste en la sobresaturación de sus depredadores a traves de
una alta fertilidad ("complejidad fertilidad-intensiva"). Tambien es
energeticamente costosa.
Una tercera complejidad, asimismo con matices de simplicidad a otro nivel, es la
que necesita una especie de endoparásitos cuyo atractor o estrategia de
supervivencia consiste en no ser rechazada por el sistema de defensa (sistema
inmune) de los seres vivos a parasitar. Bioquimicamente esto es muchas veces
casi milagroso, pero energeticamente es poco exigente.
Y así otras estrategias de supervivencia (predadores, descomponedores, etc.).
El matrimonio entre la biología de la selección natural y la biología de las
autoorganizaciones (Kauffman) conduce a una evolución cuya fuerza impulsora
reside en una "ida" asociada con el apartamiento de la restricción de la
izquierda de la Fig 4 y con una "vuelta" a ella apenas disponga de soluciones
liberadoras de anteriores barreras. Esta etapa en la evolución biológica se
explica biotermodinamicamente como autoorganización bioquímica que puentea
soluciones exigentes desde un punto de vista energético (restricción a la
derecha). Con soluciones sencillas no se superan barreras. Superada, se verifica
en la naturaleza la búsqueda ciega de soluciones mejores (ahorrativas): un valle
factible de ser transitado a veces incluso sin sucumbir. Coevolutivamente, de
búsqueda ciega orientada con una dada complejidad y un dado gasto bioenergético.
Una extrema simplicidad de conducta no es apta para la supervivencia en habitats
complejos (Simon). Respondiendo a esa complejidad del habitat, el sistema
biológico recorre de "ida y vuelta" la ruta entre la ancestral sencillez letal y
la complejidad del inmenso espacio a su derecha, frenado por el recurso escaso,
la bioenergía. La ruta se puede transitar en forma espontánea en muchas
condiciones, resultando favorable la zona que limita el orden con el caos, por
la fertilidad de soluciones que aparecen y se pueden probar en el espacio de
búsqueda.
* El estado estacionario (a veces denominado climax) no siempre se logra en
regímenes con tiempos característicos prolongados, tales como los ecológicos,
donde van surgiendo niveles tróficos (Helen Curtis).
* En el campo de la biología el concepto de orden se aparta del de
predictibilidad de la arquitectura del sistema (átomos de cobre en una barra de
ese metal). Este concepto tiene pocos o nulos puntos de contacto con el orden de
(a) un yuyal,
(b) una idea madurando en el cerebro o
(c) un grupo de alumnos
elaborando un trabajo en la biblioteca.
Las transiciones de fase de plasma a
gas, de gas a líquido, de líquido a sólido y de un enanciomorfo sólido a otro,
pueden confundir al estudioso cuando las compara con otras transiciones de fase
del desequilibrio, como la de los dedos en vaivén (Apéndice 3) o la del pasaje
del sueño a la vigilia y de ésta al sueño (parágrafo 19). Su punto de contacto
en común reside en que en ambos casos se asiste a una transición desde un estado
de orden (topológico o biológico, abarcando tambien al desorden) a otro orden
[24]
diferente. "Fase" significa tipo de orden y proporciona indicación del orden o
desorden del fenómeno macroscopicamente estático (termodinámica clásica) o
dinámico (termodinámica del desequilibrio). "Transición de fase" implica
transición de tipo de orden. Un caso característico es el del cambio, con cierta
irreversibilidad, desde una organización menor a otra mayor, acompañada por la
evolución desde un potencial comparativamente alto a otro más bajo (Apéndice 3). *
El estudio teórico de los sistemas complejos adaptivos naturales ha encontrado
un análogo muy importante en el estudio teórico-práctico de los sistemas
complejos adaptivos artificiales o computacionales del tipo de Beer. A partir de
modificaciones simples de parámetros típicos del modelo de Beer emergen nuevas
conductas complejas autoorganizadas que son inspiradoras de explicaciones
generalizadas.
* En esta sucinta enumeración cabe una mención al APRENDIZAJE como
transición de fase y autoorganización ordenadora. Aparece un esbozo de su
biología y biotermodinámica en el Apéndice 4.
- Gould SJ, La evolución de la vida en la Tierra, Investigación y Ciencia,
Diciembre 1994, p. 55.
- Kauffman S, Self-Organization and Selection in Evolution, 1994
- Simon H, Las ciencias de lo artificial, ATE
- Dennett D, Consciousness explained
Beer R, Intelligence as Adaptive Behavior, An Experiment in Computational
Neuroethology, Academic Press, 1991.
- Curtis H, Biologia
Cohen J, Stewart I, The collapse of chaos, Discovering simplicity in a
complex world, Viking, 1994.
- Mayr A, The Growth of Biological Thought, Harvard U. Press, 1982
29.mar.2000
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Raúl Barral - Carlos von der Becke: Biotermodinámica del Cerebro - 2000
