Podría dar la impresión de que esta estrategia tiene un punto final, que podemos aspirar a algo así como a una teoría final de la célula y, por extensión, de la vida, si a ella también incorporamos la teoría evolutiva. Pero este no es necesariamente el caso. La dicotomía entre azar o contingencia y necesidad es un estigma fundamental en la vida y en su evolución. El estigma es la evidencia de la presencia de ambos, no de uno solo. Con excesivo empeño se enfatiza el carácter histórico de la vida, cuando el otro componente de la dicotomía, la necesidad, está también implícito. ¿A qué tipo de teoría podemos aspirar, qué tipo de predicciones se pueden llegar a formular, que tengan que considerar en su balanza la presencia activa y efectiva de ambos tipos de actores? Tendré oportunidad de mostrar a lo largo del presente ensayo la relevancia que tienen los resultados procedentes de otros campos del saber, fundamentalmente la lógica y la computación, para poder contestar a la pregunta sobre si la evolución de la complejidad biológica es necesaria a pesar de las contingencias continuas que se encuentra en su camino. Deseo advertir, no obstante, que la referencia a la necesidad no implica finalismo o teleología alguna. Precisamente el hecho de la permanente contingencia en la evolución de la vida introduce un buen punto de humildad a cualquier intento por considerar tesis finalistas. Lo que pudieran ser procesos de generación de niveles crecientes de complejidad deben ser compatibles con el hecho de que tales niveles sean logrados por entes biológicos totalmente inesperados. Los mamíferos tuvieron éxito en su evolución y algún linaje de ellos tuvo una dinámica espectacular que condujo a seres con lenguaje e inteligencia inusuales. Pero probablemente nadie hubiera podido imaginar una cosa semejante si hubiera tenido la posibilidad de examinar el momento preciso en que el planeta estaba totalmente dominado por los dinosaurios.
Cuando me refiero al interés que los logros procedentes de la lógica y la computación tienen para entender la génesis de la complejidad biológica lo hago por un doble motivo, que espero que se hará comprensible progresivamente. Por un lado, en la medida en que la propia computación permite la simulación del origen y la evolución de la complejidad biológica. Pero, por otro lado, también ha habido logros en estas ciencias que ponen coto al alcance de lo que podemos llegar a explicar o predecir sobre la vida y su evolución.
Estructura de la obra
La obra consta de una introducción y doce capítulos que se agrupan en tres partes, a las que denomino «Biología», «Lógica y computación»y «Célula y evolución», respectivamente. El motivo de las tres denominaciones es el siguiente: en la primera parte me centro en los antecedentes relevantes desde la biología para configurar el pensamiento teórico actual de esta; la segunda parte trata de poner de manifiesto que la computación es un lenguaje formal muy apropiado para la teorización en biología, y en la tercera parte llevo a cabo reflexiones varias que combinan las relaciones entre la computación y la biología, particularmente la célula y la evolución, y hacia dónde se encamina la investigación biológica sobre ellas.
La primera parte tiene por finalidad repasar las propuestas de algunos pensadores de la biología que han sido particularmente influyentes para la configuración de la biología moderna. No voy a ocultar que la lista de los escogidos tiene un sesgo, en relación con el hecho de que han sido autores que me han influido personalmente, a los que además deseo reivindicar como anticipadores. En el capítulo 1 recalco la relevancia de ciertos pensadores europeos en el ámbito de la filosofía de la vida y de un cierto camino continental para una reflexión en torno a la vida que no suponga un enfrentamiento entre la cultura de las ciencias y la de las humanidades. He escogido ese capítulo para mostrar también cómo la teoría evolutiva es un nexo natural entre ambas culturas y, en todo caso, ofrezco algunas consideraciones más específicas sobre el estado actual de la investigación en torno a la citada teoría. Los capítulos 2 al 5 son homenajes particulares a Monod (capítulo 2), Jacob (capítulo 3), Waddington (capítulo 4) y von Bertalanffy y Baquero (capítulo 5). De ellos he seleccionado solo un elenco de conceptos que creo que permean muchas de las consideraciones actuales en torno a la teorización sobre la vida.
La segunda parte se adentra en formulaciones computacionales que tratan de captar propiedades de la vida. No son las únicas en la historia reciente de las relaciones entre computación y biología, ciertamente, pero siempre me ha guiado la intuición de que la lógica y la computación eran lenguajes apropiados para la biología, asunto que trato en el capítulo 6. No voy a negar que tal intuición pueda adolecer de suficiente autocrítica, aunque los ejemplos que trato en esta parte van más bien en la dirección contraria de darle soporte. Es el caso del programa Life (capítulo 7), un autómata celular, cuya trastienda conceptual es realmente interesante: el mundo casi infinito de posibilidades que se despliega a partir de un conjunto finito de reglas. Vale la pena reflexionar sobre las relaciones que este juego tiene con conceptos tales como complejidad, emergencia, determinismo y evolución cerrada. Algo parecido ocurre con la química algorítmica de Walter Fontana y Leo Buss (capítulo 8), donde presento desarrollos fundamentales de estos autores en los que aplican el concepto de recursividad y el cálculo λ (lambda) para generar estructuras que captan propiedades básicas de los seres vivos: reproducción, emergencia, automantenimiento, por citar algunas.
La tercera parte trata de mostrar el alcance teórico de la investigación actual en torno a la célula y la evolución. El universo prácticamente ilimitado de genotipos condiciona mucho la capacidad de poder llegar a plantear teorías biológicas contrastables de alto nivel (capítulo 9). Por otro lado, ese universo potencialmente infinito no lo podemos limitar exclusivamente a los genotipos porque si deseamos llevar a cabo una computación de la célula, hemos de contemplar no solo el registro o la memoria genética, sino también memorias adicionales epigenéticas que nos llevan a fenotipos finales (capítulo 10). Además, no podemos excluir las limitaciones inherentes que nos pueden aparecer en nuestra capacidad de predicción sobre la célula o de la evolución si asumimos que ambas son formulables en términos algorítmicos (capítulo 11). De particular relevancia son los hallazgos teóricos recientes que se comentan sobre las condiciones para formular teorías predictivas. Finalmente, el capítulo 12, a modo de síntesis, pretende apostar por la biología actual como la realización del sueño de Goethe, al tiempo que se alude a la resolución de la apuesta de Kant de que en biología no seríamos capaces de lograr un Newton.
Agradecimientos
Versiones previas de los capítulos 8 y 12 de esta obra han sido publicadas en cooperación con algunos colegas y amigos. A todos ellos deseo agradecerles las muchas y agradables horas invertidas en los estudios correspondientes.
El capítulo 11 ha sido publicado previamente (Moya, 2009) aunque lo he reescrito y adaptado para acomodarlo a los objetivos de la presente obra. Incluso hay una sección novedosa, concretamente la relacionada con la posibilidad de una teoría evolutiva predictiva (Chaitin, 2012; Day, 2012). También el capítulo 12 ha sido publicado previamente (Moya et al., 2009) y adaptado para la presente obra.
La tercera parte trata de mostrar el alcance teórico de la investigación actual en torno a la célula y la evolución. El universo prácticamente ilimitado de genotipos condiciona mucho la capacidad de poder llegar a plantear teorías biológicas contrastables de alto nivel (capítulo 9). Por otro lado, ese universo potencialmente infinito no lo podemos limitar exclusivamente a los genotipos porque si deseamos llevar a cabo una computación de la célula, hemos de contemplar no solo el registro o la memoria genética, sino también memorias adicionales epigenéticas que nos llevan a fenotipos finales (capítulo 10). Además, no podemos excluir las limitaciones inherentes que nos pueden aparecer en nuestra capacidad de predicción sobre la célula o de la evolución si asumimos que ambas son formulables en términos algorítmicos (capítulo 11). De particular relevancia son los hallazgos teóricos recientes que se comentan sobre las condiciones para formular teorías predictivas. Finalmente, el capítulo 12, a modo de síntesis, pretende apostar por la biología actual como la realización del sueño de Goethe, al tiempo que se alude a la resolución de la apuesta de Kant de que en biología no seríamos capaces de lograr un Newton.
Agradecimientos
Versiones previas de los capítulos 8 y 12 de esta obra han sido publicadas en cooperación con algunos colegas y amigos. A todos ellos deseo agradecerles las muchas y agradables horas invertidas en los estudios correspondientes.
El capítulo 11 ha sido publicado previamente (Moya, 2009) aunque lo he reescrito y adaptado para acomodarlo a los objetivos de la presente obra. Incluso hay una sección novedosa, concretamente la relacionada con la posibilidad de una teoría evolutiva predictiva (Chaitin, 2012; Day, 2012). También el capítulo 12 ha sido publicado previamente (Moya et al., 2009) y adaptado para la presente obra.
Deseo agradecer a Antonio Moya su inestimable ayuda por las correcciones y sugerencias para mejorar el texto, por las muchas horas que le ha dedicado y por su apoyo. El hecho de que sea mi hijo no reduce un ápice la seriedad y el rigor con el que ha llevado a cabo la revisión.
Este trabajo ha gozado de financiación de la eu (proyectos TARPOL, Symbiomics y ST-FLOW), Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España (Proyectos SAF2009-13032-C02-01 y SAF2012-31187) y de la Generalitat Valenciana (proyecto PROMETEO/2009/092).
PARTE I
BIOLOGÍA
1.
TEÓRICOS DE LA BIOLOGÍA
Y TEORÍA DE LA EVOLUCIÓN
En mi obra Evolución: puente entre las dos culturas (Moya, 2010) defiendo que la evolución biológica es un lugar natural para el encuentro entre las culturas científica y humanista y que su estudio multidisciplinar constituye una forma de superar el antagonismo entre ambas que ya denunciara Snow en su famoso libro (Snow, 1977). Allí critico la tesis de Brockman (1996) respecto a lo que se conoce como tercera cultura, o que el asalto científico a la filosofía natural tuviera solo referentes en autores anglosajones, como Dawkins, Gould, Penrose, Gell-Mann o Pinker, por citar algunos ejemplos de científicos bien conocidos. Manifestaba allí que existe una vía continental, europea, de síntesis entre esas dos tradiciones que probablemente debiera abordarse en profundidad y que no necesariamente coincide con la naturaleza de los intentos llevados a cabo por los autores mencionados. Es más, son anteriores a ellos. Porque, en efecto, no creo que la posición de autores continentales como científicos y filósofos alemanes (Rensch, 1971; Lorenz, 1972; von Bertalanffy, 1976) o franceses (Monod, 1972; Jacob, 1973) de la primera mitad del siglo XX sea la de un asalto científico a la cultura humanista, sino una filosofía natural integradora y sintética en toda regla. Dicho de otro modo: ¿en qué medida no son ellos mejores exponentes de la tercera cultura, e incluso adelantados históricos con respecto a esos otros que menciona Brockman? En mi obra de 2010 afirmo que la propuesta de los autores continentales es genuinamente integradora: la biología y la evolución biológica facilitan el encuentro entre las ciencias físicas, las ciencias de la vida, las ciencias sociales y las humanidades. En este ensayo voy a entrar con cierto detalle a relatar la relevancia de algunos de los autores mencionados, concretamente, de Monod, Jacob y von Bertalanffy. Pero también voy a romper una lanza en favor de un autor británico heterodoxo que, a mi juicio, ha sido determinante para la delimitación de lo que podría ser una biología teórica: Waddington.
Cuatro obras, aparecidas en español entre 1972 y 1976, considero fundamentales por lo que han supuesto de anticipatorias para el campo de la filosofía natural sobre lo vivo y la biología teórica. Se trata de El azar y la necesidad (1972), de Jacques Monod, La lógica de lo viviente (1973), de François Jacob, Teoría general de sistemas (1976), de Ludwig von Bertalanffy, y Hacia una biología teórica (1976), obra editada por Conrad Hal Waddington. Tales obras han tenido una especial relevancia para mi formación, tanto en lo personal como en lo intelectual. En lo personal porque alimentaron mis ansias por conocer otros mundos y otras formaciones. Y en lo intelectual porque despliegan la problemática de la complejidad de los entes vivos y exhiben una filosofía natural que, aunque comprometida con la ciencia, no deja de ser crítica con ciertas tendencias reduccionistas en sus dominios, tendencias que podrían ser dañinas para el propio desarrollo teórico de la comprensión de lo vivo. Merece la pena que reflexione sobre ellas porque, con el paso del tiempo, he acabado por darme cuenta de que mi propio pensamiento se ha desarrollado como una prolongación de aquellas lecturas, sobre las que he ido y venido regularmente. He podido comprobar, aunque no fuera particularmente consciente de ello, que, a la postre, han sido determinantes en buena medida sobre mi particular forma de concebir y abordar la investigación de lo vivo. Pero ninguna de ellas, curiosamente, tiene por objeto central de estudio el de la teoría de la evolución o la reflexión filosófica en torno a ella, aunque todas, lógicamente, la tengan presente o la mencionen de alguna forma. Deseo hacer mención explícita a esta circunstancia porque la teoría evolutiva ha sido el ámbito donde he desarrollado mi carrera profesional, y pudiera parecer contradictorio, en todo caso, el que haya dirigido mis pasos investigadores hacia el desarrollo de la teoría evolutiva y no a otros ámbitos de investigación que pudieran estar más próximos a las ideas evocadas por las obras en cuestión. Buena parte de toda la moderna biología es una reconfirmación del origen común de todos los seres vivos. Tal origen comporta, también, la confirmación de procesos y mecanismos comunes que subyacen al funcionamiento de todos los seres o, en todo caso, la capacidad por nuestra parte de poder determinar en qué momento de la historia evolutiva aparecieron. El presente ensayo es un intento por mostrar la resolución de esa contradicción. Sobre el trasfondo de la evolución biológica, este ensayo pretende ofrecer, y suscitar, la reflexión sobre la tremenda problemática que supone comprender y explicar la complejidad biológica en toda su dimensión.
Pero al igual que muestro una vía continental, con la excepción de Waddington, de filosofía natural y biología teórica de los seres vivos, creo oportuno hacer referencia a otros actores intelectuales de diferentes procedencias geográficas y campos de investigación que durante la segunda mitad del siglo pasado han sido importantes para el desarrollo del pensamiento teórico en biología. Se trata de Alan Turing y de Robert Rosen. Ambos tienen, a su vez, precedentes importantes, que habríamos de ubicar en la primera mitad del siglo pasado, particularmente Gödel. Este lógico matemático y Turing son relevantes por diferentes motivos. El primero porque sus teoremas han permeado las ciencias empíricas. En efecto, asumiendo con cierto riesgo que las leyes de la naturaleza son algorítmicas, se puede derivar que en ella pueden aparecer comportamientos impredecibles a partir del conjunto de axiomas que las caracterizan. A lo largo de este ensayo introduciré a Gödel en varios momentos. Turing es fundamental en la medida en que contribuye a la creación de las ciencias de la computación y a cómo estas se constituyen en un lenguaje muy apropiado para captar toda la complicación de la fenomenología biológica. Rosen, de los tres mencionados, probablemente sea el más interesado en comprender qué es la vida, pues ha tratado de orquestar toda una teorización sobre ella, particularmente sobre la célula, captando propiedades abstractas de esta (aislamiento del ambiente, metabolismo, automantenimiento) y formulando una biología basada en las propiedades relacionales de los entes biológicos francamente pionera.