Una síntesi biològica per al segle XXI: la proposta del darwinisme sistèmic

Biologia teòrica: Repassant els números d’agost de la revista PNAS topem amb un article d’en Rasmus Grønfeldt Winther titulat "Systemic Darwinism". Winther vol emmarcar les grans controvèrsies de la teoria evolutiva del segle XX en la contemporània perspectiva "de sistemes" de les ciències biològiques.

Tres dimensions del darwinisme

L’any vinent es commemoraran el 150è aniversari de la publicació de "De l’origen de les espècies", el llibre de Charles Darwin (1809-1882) que constitueix la base de la teoria evolutiva contemporània. És fàcil llegir "De l’origen de les espècies" amb la perspectiva actual i també ho ha estat per les tres o quatre generacions anteriors. Així no és d’estranyar que l’obra de Darwin hagi estat reivindicada com la del "primer neodarwinista" (i així la llegien els propugnadors de la nova síntesi de la teoria evolutiva i de la genètica mendeliana dels anys 1940 i 1950) i ara la reivindiqui el mateix Winther com un exemple de darwinisme sistèmic. El cert, però, és que aquest llibre de Darwin recull, ni que sigui de forma embrionària, el desenvolupament ulterior que ha tingut la teoria evolutiva.

Bona part d’aquest desenvolupament ulterior ha adquirit la forma de controvèrsies. I val a dir que bona part de les controvèrsies s’han vist arrossegades, indefectiblement, pels grans sotracs socials que s’han viscut al llarg del segle XX. Winther, però, fa una relectura d’aquestes controvèrsies i les defineix com a "dimensions del darwinisme". Les escoles contraposades es transformen en "pols oposats" d’aquestes dimensions. Al capdavall les diferents escoles evolutives han poat directament en l’obra darwiniana. Winther se centra en tres dimensions/polèmiques i en els corresponents sis pols/escoles:

– explicacions en forma de lleis / explicacions en forma de narratives. En un pol tenim els qui identifiquen explicació científica amb explicació matemàtica, i en l’altre pol els qui consideren massa abstractes els models matemàtics. Les explicacions nomotètiques es basen en lleis matemàtiques (explicació dura), mentre que les explicacions ideogràfiques tenen un to narratiu (explicació tova). Per a Winther les lleis matemàtiques tenen un gran paper en el darwinisme sistèmic, a condició que sàpiguen tractar un temps profund i puntual (per comptes del temps linial i continu de la física teòrica més habitual), el meta-canvi (el fet que la teoria de l’evolució tracta dels canvis que es produeixen en poblacions d’organisme que, ells mateixos, són de caràcter canviant) i una complexitat irreductible.

– la qüestió dels nivells de selecció: la selecció d’organismes o la selecció de gens / la selecció simultània en diferents nivells jeràrquics. Aquesta ha estat una de les polèmiques més recurrents de la segona meitat del segle XX, encara que Darwin ja l’havia formulada en "De l’origen de les espècies" en referir-se als insectes socials. En els insectes socials la majoria de la població és estèril: aquesta característica és individualment desfavorable i per tant "anti-adaptativa" de totes totes. El mateix Darwin superava la paradoxa en recordar que l’esterilitat de l’individu s’havia de comprendre en la major fertilitat de la colònia (concretament, de la mare de les obreres estèrils). La selecció en els insectes socials ja no té lloc a nivell individual sinó a nivell de la colònia. En definitiva en un nivell o altre, la selecció natural requereix les tres mateixes condicions: 1) l’existència de variabilitat prèvia en la població; 2) que aquesta variabilitat s’associï a una variabilitat en l’èxit reproductiu; 3) que la variabilitat, si més no en part, sigui deguda a factors heretables. No obstant, la selecció per parentiu dels insectes socials també pot ser explicada a nivell individual: la formiga obrera contribueix a la reproducció de la mare i de les germanes fèrtils, amb les quals comparteix, respectivament, una gran porció del seu genoma. Dut a l’extrem, Richard Dawkins (*1941) afirma que la selecció té lloc únicament a nivell de gen, i que els altres nivells hi són arrossegats. Winther contrasta els models matemàtics de Ronald Fisher (1890-1962) (centrat en les freqüències de gens en una població) i de Sewal Wright (1889-1988) (centrat, més aviat, en la població) com a dos pols oposats de la mateixa dimensió.

– pensament biològic basat en la variabilitat / pensament biològic basat en la recerca de l’essència. Per Winther una de les grans contribucions de Darwin fou sacsejar el concepte tipològic o essencialista de l’espècie biològica, per afirmar l’existència d’una variabilitat dins de cada espècie, no com quelcom accidental o patològic sinó com una característica de tota espècie biològica. Ara bé, Darwin també ofereix una base material per a la classificació biològica: la tipologia clàssica de Linné s’explica per les relacions de descendència entre tots els éssers vius. Malgrat el caràcter variacionista de la teoria darwiniana, també apareixen trets essencialistes com el concepte d’homologia (les relacions entre estructures i funcions semblants entre diferents espècies, com ara l’estructura òssia de les extremitats dels mamífers). En el segle XX, Winther identifica aquesta dimensió en la pugna entre l’estructuralisme (de signe essencialista, que remarca les constriccions de l’evolució biològica) i el funcionalisme (de signe variacionista, i que remarca la gran força de la selecció natural).

El mateix Winther reconeix que aquest esquema de tres dimensions és incomplet i esmenta tres altres dimensions:

– explicacions genètiques/explicacions ecològiques. Aquesta és justament una de les dicotomies que ha generat i genera bona part de les controvèrsies sobre les aplicacions socials de la biologia humana. És la relació entre la natura (=gens?) i la nurtura (=ambient social?). Com menys hom vol qüestionar la realitat ecològica més ha de recórrer a l’explicació genètica. El pol contrari, certament, també contempla la realitat de forma esbiaixada.

microevolució/macroevolució. La microevolució consisteix en els canvis quantitatius que es produeixen en la dotació genètica d’una població biològica, mentre que la macroevolució implica una transformació qualitativa d’una espècie anterior a una espècie nova. Hi ha dues aproximacions teòriques a aquests dos nivells evolutius. La primera, la més pròpia de Darwin, contempla el canvi qualitatiu de la macroevolució com una suma gradual de canvis microevolutius. La segona, introduïda especialment per Stephen Jay Gould (1941-2002) i Niles Eldredge (*1943), parla d’un equilibri puntuat: llargs períodes de canvi microevolutiu en la població central són interromputs per una onada macroevolutiva procedent de la perifèria de la població.

determinisme/estocasticisme. Entre l’atzar i la necessitat, com ja capturava Jacques Monod (1910-1976), es mouen les explicacions biològiques. El determinisme biològic (bé genètic, bé ambiental) contrasta amb l’estocasticisme (factors atzarosos, interaccions complexes i caòtiques).

Les tres grans teories biomatemàtiques del segle XX

Winther identifica tres teories matemàtiques que han esdevingut essencials en les teories biològiques:

– la teoria de l’auto-organització dinàmica o teoria de l’estructura complexa.

– la teoria cladística, és a dir la teoria de la història biològica, que consisteix en l’elucidació de les relacions de descendència entre els grans grups biològics.

– la teoria de la genètica evolutiva, és a dir els models matemàtics que expliquen la transmissió de la informació genètica en les poblacions biològiques al llarg de les generacions.

També esmenta, ni que sigui de passada, dos elements matematitzadors addicionals: l’ecologia teòrica (que arrenca amb els models de depredador-presa de Lotka-Volterra dels anys 1920) i la paleobiologia analítica (que prova de reconstruir el passat amb una munió de dades i modelitzacions).

De la biologia de sistemes al darwinisme sistèmic

Winther considera tres fonts principals per al darwinisme sistèmic: la biologia de sistemes, la teoria general de sistemes i la teoria de la jerarquia. Aquesta darrera teoria de la jerarquia tindria per ella mateixa tres aspectes rellevants en la biologia teòrica:

– distinció entre jerarquies genealògiques i jerarquies ecològiques. Per jerarquies genealògiques s’entenen les relacions de descendència entre els diferents organismes (p. ex. l’agrupació dels primats entre els mamífers, i dels mamífers entre els vertebrats) i per jerarquies ecològiques les relacions tròfiques entre els organismes (xarxes tròfiques, hàbitats, etc.).

– l’evolució biològica com a procés entròpic, és a dir com a procés generador de complexitat/diversitat/desordre.

– l’estudi de sistemes de desenvolupament multicausal, que desafien les concepcions linials de causa-efecte.

Per a Winther el pensament dialèctic també té molt a oferir al darwinisme sistèmic. D’una banda per transformar dicotomies aparentment exclusives en pols complementaris i interpenetrants. L’altra, molt més complexa i possiblement més urgent, és la tasca d’identificar les reïficacions inapropiades: és a dir prendre per realitat allò que només és recurs per a la comprensió de la realitat.

Els objectius del darwinisme de sistemes

Winther identifica dues fonts de complexitat en les teories biològiques:

– la complexitat òntica de la realitat biològica, és a dir la complexitat dels éssers vius en ells mateixos.

– la complexitat epistèmica de la realitat biològica, és a dir la complexitat de formes d’entendre la realitat biològica. Aquesta complexitat epistèmica neix alhora de l’existència de diferents metodologies d’anàlisi (observació vs. experimentació; biòlegs d’espardenya vs. biòlegs de bata) i de la pròpia fragmentació de la teoria biològica

El darwinisme sistèmic, segons Winther, hauria d’adreçar-se a una "comprensió científica completa i no-reïficada". És a dir, a evitar els buits teòrics (completa) i a evitar prendre com a reals (com a coses, és a dir reïficar-los) conceptes i eines que són d’una existència merament teòrica. És clar que aquesta "comprensió científica" s’adreça en darrer terme als objectius pràctics, a uns "mitjans efectius d’intervenció" en els sistemes biològics.

Winther classifica les qüestions que s’ha de plantejar el darwinisme sistèmic:

– al voltant de les dimensions del darwinisme:
+ la relació entre les lleis i models matemàtics (necessitat) i les narratives històriques (contingència) sobre els processos evolutius
+ com entendre el concepte d’èxit reproductiu (fitness) de les diferents unitats biològiques (gen, genoma, organisme) i nivells (població, grups d’espècies, etc.).
+ com lligar en la comprensió de l’estructura, història i funció dels sistemes biològics d’una banda la variació, el canvi i la inestabilitat, amb les limitacions, les similituds i la robusticitat.

– al voltant de les teories matemàtiques:
– quan i per què cal emprar-les simultàniament.
– com integrar-les
– com s’han de relacionar entre elles.

Tothom o gairebé tothom és d’acord en la necessitat de combinar lleis generals i narratives específiques, explicacions als diferents nivells (molecular, cel•lular, tissular, individual, poblacional, biosfèric), els èmfasis en la variabilitat i en les característiques comunes, la genètica i l’ecologia, la microevolució i la macroevolució, i l’atzar i la necessitat. La qüestió és com combinar-los en cada cas de la forma més productiva possible, tant en la producció a peu d’obra de nova recerca com en la transmissió i en la planificació. Si no hi ha una bona combinació, l’accent excessivament analític de la biologia contemporània ens ofegarà en una mar de dades.

Altres posts:

La natura dual de les ciències de la vida (‘Biology under the influence’, R. Lewontin & R. Levins, Monthly Review Press, NY, 2007).

Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada