BIOLOGIA SISTEMICA ALFREDO MARCOS ok.pdf

7/25/2019 BIOLOGIA SISTEMICA ALFREDO MARCOS ok.pdf

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Alfredo Marcos | Biologa sistmica y filosofa de la naturaleza

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Biologa

sistmica

y

filosofa

de

la

naturaleza

AlfredoMarcosUniversidad

de

Valladolid

Abstract

In biology, the reductionist approach has been prevalent

duringthesecondhalfofthetwentiethcentury.Thankstoit,

we have known great scientific achievements. But its

limitationshavealsoemerged.TheHGPwasguidedbythis

approach.Itwasagreatscientificsuccess.However, itwasalsofrustratinginsomeway.Thereasonforthisparadoxis

tobe found in theexcessiveexpectationsplacedon it.This

situation has led to a revolution in postgenomicbiology.

Currently biology is moving away from the excesses of

reductionism, and approaching a more systemic stance. In

thisspiritSystemsBiology(SB)wasborn.Wearerightnow

beginning toexplore the philosophical consequences of all

these events. The present text is intended as a modest

contribution to this task. From my point of view, the SB

affectsseveralmainissuesofphilosophyofnature.Itforces

us to revisit notions such as those of system, complexity,

organization and function. It affects the debate about the

ontologyandaxiologyoflivingbeings,aboutreductionism

and holism. It modifies also the debate on causation, ondeterminism,chanceandfreedom.Ithastodoaswellwith

the distinction between being and genesis, with the

discussiononthephilosophicalsignificanceofevolution.

Rsum

Enbiologie, lapproche rductionniste a t dominante au

coursdelasecondemoitiduXXesicle.Mercielle,nous

avonsconnudegrandesralisationsscientifiques.Maisses

limitessontgalementapparues.LeProjetGnomeHumain

a t guid par cette approche. Il a t un grand succs

scientifique.Toutefois, il a t galement un peu frustrant.

Laraisondeceparadoxesetrouvedanslesexcessifsespoirs

placs sur lui. Cette situation a conduit une rvolution

dansla

biologie

post

gnomique.

Actuellement,

la

biologie

estentraindesedlaisserdesexcsdurductionnisme,et

en sapprochant vers une position plus systmique. Cest

dans cet esprit que la SB est ne. Maintenant, nous

commenonsexplorerlesconsquencesphilosophiquesde

touscesvnements.Leprsent texteseveutunemodeste

contributioncettetche.Demonpointdevue,leSBaffecte

plusieursgrandesquestionsde laphilosophiedelanature.

Il nous oblige revoir des notions telles que celles du

systme,complexit,organisationetfonction.Elleaffectele

dbat sur lontologie et axiologie des tres vivants, sur le

rductionnisme et lholisme. Il modifie galement le dbat

surlacausalit,surledterminisme,lehasardetlalibert.Il

a faire aussi bien avec la distinction entre ltre et la

gense, et avec la discussion sur la significationphilosophiquedelvolution.

Resumen

Enbiologahaprevalecidoelenfoquereduccionistadurante

la segunda mitad del siglo XX. Gracias a l se han

conseguidograndeslogros.Perotambinhanaparecidosus

limitaciones.ElPGHseguiporesteenfoqueyresultun

granxitocientfico.Perotambinunafrustracin.Lacausa

de esta paradoja hay que buscarla en las excesivas

esperanzasquesehabandepositadoenl.Estasituacinha

dado lugarauna revolucinen labiologapostgenmica.

Labiologade losltimosaossedistanciade losexcesos

reduccionistas y adopta enfoques sistmicos. De este

espritunace laSystems

Biology(SB).Estamosempezandoaexplorar las consecuencias filosficas de estos

acontecimientos.Elpresentetextopretendeserunamodesta

aportacinaestatarea.Desdemipuntodevista,laSBafecta

a varios debates propios de la filosofa de la naturaleza.

Afectaaldebatesobre laontologayaxiologade losseres

vivos, sobre su posible reduccin a componentes

moleculares, sobre el holismo, tambin al debate sobre la

causalidad,sobreeldeterminismo,elazarylalibertad,ala

distincin entre el ser y la gnesis, a la discusin sobre la

importancia filosfica del evolucionismo, nos obliga a

reconsiderar las nociones de sistema, complejidad,

organizacinyfuncin.


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Biologa

sistmica

y

filosofa

de

la

naturaleza

AlfredoMarcosUniversidad

de

Valladolid

1. Introduccin histrica (1952-2003)

There is a revolution occurring in the biological sciences. Con esta frase da comienzo un artculo publicado

en 2003 en la revista Genome Research1. Si queremos dar nombre a esta revolucin cientfica, podramos hablar de

la revolucin post-genmica. La biologa haba cubierto en esa fecha un trayecto de cincuenta aos que coincidecasi exactamente con la segunda mitad del siglo XX. El inicio de este tramo histrico coincide con el

descubrimiento de la estructura del ADN, de sus funciones genticas y del cdigo gentico. Esto sucedi durante

los aos cincuenta del siglo pasado. En 1952 Alfred Hershey y Martha Chase llevaron a cabo experimentos que les

permitieron concluir que son los cidos nucleicos, y no las protenas, los encargados de almacenar y transmitir la

informacin gentica. En 1953 James Watson y Francis Crick, en colaboracin con Maurice Wilkins y Rosalind

Franklin, descubren la estructura del ADN. Segn publican Watson y Crick en la revista Nature, la molcula tiene

forma de doble hlice. Dicha estructura permite explicar su funcin gentica, pues cada una de las dos hebras de la

doble hlice sirve modelo para generar la complementaria. La identificacin del cdigo gentico estaba lista a

principio de los aos 60. Fue resultado del trabajo conjunto de muchos cientficos, entre los que se cuenta el premio

Nobel espaol Severo Ochoa.

La serie de xitos cientficos logrados por los bilogos de esta poca dispar las expectativas. Comenz a

cundir la idea de que habamos dado con las claves ltimas de la vida. Se abra ante nosotros una perspectiva de

conocimiento y dominio hasta entonces impensada. La orientacin de la investigacin biomdica cambio

drsticamente. Los fondos para investigacin, as como los recursos humanos, se dirigieron con preferencia hacia el

mbito en plena ebullicin de la bioqumica, la biologa molecular y la gentica molecular, muchas veces en

detrimento de otros campos ms clsicos de las ciencias de la vida, como podan ser la fisiologa, el evolucionismo,

la ecologa y, en general, las ramas ms naturalistas de la biologa.

El sesgo filosfico tambin cambi. La nueva biologa trajo de la mano una clara inclinacin hacia el

reduccionismo. En 1972 este sesgo era ya patente y, para algunos, preocupante. Dos de los padres de la teora

sinttica de la evolucin, Theodosius Dobzhansky y Francisco Ayala, convocaron un congreso que tuvo lugar este

ao en Italia, para hablar sobre los problemas de la reduccin en Biologa 2. A l asistieron notables bilogos y

filsofos de la poca, entre los que se cuentan figuras de primera lnea como Peter Medewar y Karl Popper. Se

trataba de instrumentar una primera barrera intelectual frente al avance imparable del reduccionismo. Ayala

distingui tres tipos de reduccionismo, el metodolgico, el epistemolgico y el ontolgico. Lo cierto es que el

1M. Ehrenberg et al., Systems Biology Is Taking Off, Genome Research, 2003 13 (11), 2003, 2377-2380.2

Th. Dobzhansky y F. Ayala, Studies in the Philosophy of Biology. Reduction and Related Problems , Macmillan, Londres, 1974.


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avance de las posiciones reduccionistas se estaba produciendo desde lo metodolgico hacia lo ontolgico.Comenzamos dando la bienvenida a mtodos moleculares que producen importantes descubrimientos, pero

acabamos aceptando que todo el mbito de lo vivo se reduce, en el plano ontolgico, a molculas.

La imagen que se estaba formando era simple y atractiva: los seres vivos son el producto de la informacin

gentica, que reside en el genoma, el cual est formado por una ristra de genes, o sea fragmentos de ADN, cada uno

de los cuales sirve para sintetizar una protena. Toda la dinmica de la vida quedaba reducida a su base gentico-

molecular. A partir de ah, las posibilidades ingenieriles encaminadas hacia la produccin y la terapia parecan tan

numerosas como prximas.

La resistencia que pudieron oponer a esta imagen los cientficos y filsofos reunidos por Ayala y Dobzhansky,

u otros en la misma lnea, fue ms bien tenue, y no pudo vencer lo que podramos llamar el signo de los tiempos. Lacorriente reduccionista segua avanzando inexorablemente a la sombra de los xitos innegables de la gentica

molecular. Quiz el ms claro exponente de esta corriente fue el famoso libro de Richard Dawkins titulado El gen

egosta3. En l se produce ya de modo claro la reduccin ontolgica de todo lo vivo a lo gentico. Los organismos

son meros vehculos instrumentalizados por los genes. Han perdido todo peso ontolgico. Lo que de verdad existe

son los genes, el resto es epifenmeno, vehculo, apariencia o como mximo instrumento. La va de la verdad est

pavimentada con biomolculas, la de la apariencia con tejidos, organismos y ecosistemas. Todo est en los genes,

toda la informacin, todas las instrucciones necesarias para construir los vehculos que les permiten viajar de una

generacin a otra, hasta casi los lindes de la inmortalidad. El flujo de informacin, como la causalidad, solo conoce

un sentido, desde los genes hacia el organismo, bottom-up, y la seleccin natural slo hace diana en los genes.

En esta atmsfera cobra perfecto sentido el llamado Proyecto Genoma Humano (PGH). Si todo est en los

genes, conozcamos a fondo, exhaustivamente, los nuestros, y sabremos todo lo que se precisa para manejar la vida

humana, o al menos sus patologas. Podremos diagnosticar los males, incluso predecirlos, y posiblemente curarlos

mediante terapias gnicas. Estas esperanzas se fraguaron y fueron transmitidas al pblico durante la poca de auge

de la perspectiva reduccionista.

La idea del PGH fue madurando durante los aos 80 y se puso en marcha en 1990. Hay que considerar que un

proyecto de este calibre depende no slo del estado de las ciencias biolgicas, sino tambin de la capacidad de

computacin de los ordenadores, e incluso de la coyuntura poltica y econmica. En el momento en que esta

constelacin de factores fue favorable, la maquinaria se pudo en marcha, liderada, significativamente, por uno de

los descubridores de la estructura del ADN, James Watson. El PGH fue un proyecto de investigacin, uno de los

ms grandes, la cara visible de la big scienceen el ltimo tramo del siglo XX, algo anlogo a lo que supuso el

Proyecto Manhattan medio siglo antes. Pero fue algo ms que eso. Produjo una nueva forma de hacer biologa. A su

sombra se desarroll la bioinformtica y las llamadas omic-sciences, las ciencias micas. El sufijo oma, procedente

del griego, se refiere a una totalidad. As, el Proyecto Gen-omaHumano buscaba la identificacin de todos los

genes humanos. No se trata de una teora sobre los genes, lo cual estara en el campo de la gentica, sino de una

3

R. Dawkins, The Selfish Gene, OUP, Oxford, 1976.


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identificacin completa de la totalidad de los genes humano, que por ello se sita en el campo de la genmica.En 2001 se present con toda suerte de honores polticos y mediticos, en varios pases simultneamente, un

borrador de resultados, y en 2003 apareci la secuenciacin completa del genoma humano. Por hablar en trminos

kuhnianos, se trataba de un xito indudable de lo que entonces era ciencia normal, desarrollada dentro del

paradigma dominante. Y, sin embargo, el mismo ao, Genome Researchse permite publicar un artculo encabezado

por la perturbadora frase que hemos citado: There is a revolution occurring in the biological sciences.

2. La biologa post-genmica (2003-)

La situacin parece un poco paradjica. En el PGH se invirtieron del orden de los 90.000 millones de dlares.Absorbi el trabajo de muchos cientficos de todo el mundo durante ms de una dcada. En 2003 el PGH era

considerado a todas luces como un gran xito de la ciencia. Incluso antes de lo previsto haba logrado el objetivo

propuesto, la secuenciacin de nuestro genoma. Pero, por otra parte, empezaban a asomar signos de decepcin. En

cierto sentido el PGH resultaba tambin un fracaso, ya que las gigantescas expectativas mdicas que se haban

instalado en la opinin pblica no se vieron cumplidas. Al parecer, no todo estaba en los genes.

Para empezar, se encontraron genes en un nmero inferior al previsto. Se especulaba en los inicios del PGH

con unos 100.000, pero sorprendentemente result que no tenemos ni siquiera 30.000. Muy pocos para tanta carga

informativa como se les atribua. Adems, parte del material gentico parece poco significativo. Junto a ello, se

descubri que la expresin de los genes est modulada por otros genes y por factores epigenticos, que forman

parte tambin del patrimonio hereditario. Por aadidura, la expresin gentica est condicionada por patrones de

desarrollo y por factores ambientales. Smese a ello el hecho de que en la construccin de un solo rasgo fenotpico

pueden estar implicados muchos genes, y un solo gen puede trabajar en la de varios rasgos.

He aqu la paradoja. xito y fracaso a un tiempo. Cmo interpretarlo? En realidad el PGH constituy un gran

xito de la investigacin biolgica. Si embargo, no satisfizo todas las esperanzas puestas en l. De ah es

sentimiento de fracaso. Pero estas esperanzas se basaban en una perspectiva reduccionista. Recordemos: todo est

en los genes. El sentido de fracaso, pues, no deriva del propio PGH, sino de la distancia entre sus resultados y las

expectativas generadas por la mentalidad reduccionista. Tenemos que ser todava ms precisos: el reduccionismo

metodolgico nos ha aportado importantes resultados y una ingente cantidad de datos, pero el reduccionismo

ontolgico a la postre se ha revelado como errneo. Simplemente, no es verdad que todo est en los genes. No es

cierto que los organismos sean meras mquinas de supervivencia controladas por los genes. La metfora del gen

egosta confunde ms que orienta. Denis Noble ha propuesto recientemente que pasemos a la metfora del gen

cautivo en el interior del organismo4.

4

D. Noble, The music of life, OUP, 2006.


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Ms all de los genes, el nivel epigentico resulta de primera importancia, as como las protenas y las vasmetablicas en las que operan. La clula en su conjunto y el ambiente en el que vive tienen influencia sobre el

desarrollo de los tejidos y del organismo. El mismo organismo posee una cierta autonoma y es agente de su propio

desarrollo y comportamiento. Llega incluso a modificar el comportamiento de sus partes y hasta de sus genes.

Desde un punto de vista aun ms amplio, el entorno en el que viven los organismos ha de ser tomado en

consideracin para entender los fenmenos biolgicos. Todos estos niveles tienen su propia dinmica autnoma y

consistencia ontolgica. Hemos descubierto que son irreductibles a la base gentico-molecular. Por ello hablamos

ya de biologa post-genmica. Por eso se han puesto en marcha proyectos para estudiar el epigenoma, el

proteinoma, el metaboloma Por esta razn, tras el PGH, han aparecido una serie de disciplinas conocidas como

micas (omic sciences). En cooperacin, entre todas estn produciendo una enorme cantidad de datos que se puedengestionar solo gracias el avance en paralelo de la bioinformtica. Coincide la aparicin de estas disciplinas con el

auge de la biologa del desarrollo, con la nueva sntesis entre esta y las teoras evolucionistas y con el crecimiento

otras ramas naturalistas de las ciencias de la vida como la etologa y sobre todo la ecologa.

De este modo hemos cambiado la perspectiva, estamos haciendo ya otro tipo de biologa. Utilizando palabras

de Thomas Kuhn, el paradigma ha cambiado. Es justo decir que hay una revolucin en marcha dentro de las

ciencias biolgicas. Los genes han dejado de ser obsesin nica. Es la vida en su complejidad jerrquica, en todos

sus niveles, en sus aspectos dinmicos, relacionales, no lineales, la vida desde una perspectiva holista, sinttica y

sistmica la que ha pasado a ocupar el centro de la investigacin. Paradjicamente, el xito del PGH, el xito de una

metodologa reduccionista, ha producido la quiebra de una ontologa reduccionista, porque ha puesto en evidencia

los lmites de esta ltima.

Una de las principales lneas de investigacin dentro de este nuevo ambiente ms holista es la llamadasystems

biology(SB), biologa de sistemas o biologa sistmica5. Qu implicaciones puede tener esta nueva forma de hacer

biologa para la filosofa de la naturaleza?

3. El punto de vista filosfico

Hacer biologa es tarea de bilogos. Pero tal vez harn una mejor ciencia mediante el dilogo interdisciplinar

con fsicos y matemticos. Incluso la filosofa puede favorecer el desarrollo de las ciencias de la vida en esta

agitada poca de cambio. No olvidemos que el padre de la biologa, Aristteles, fue tambin un gran filsofo. Y el

mismo Darwin dedic particular atencin a la filosofa de su tiempo. Quiero decir, que un dilogo entre filsofos y

bilogos puede ser beneficioso para ambas partes. En el momento actual, dicho dilogo puede aportar fundamentos

filosficos a la SB, y puede a un tiempo recoger sugerencias procedentes de la SB para profundizar en la inteleccin

filosfica de la naturaleza. O'Malley y Dupr sostienen que la filosofa puede contribuir positivamente en algunas

tareas de la SB. Veamos, segn ellos, qu elementos puede aportar.

5L. Alberghina y H.V. Westerhoff, Systems Biology: Definitions and Perspectives, Springer Verlag, Berln, 2005; F.C. Boogerd et al, Systems

Biology. Philosophical Foundations, Elsevier, Amsterdam, 2007.


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Systems Biology thus encapsulates some of the oldest philosophical tensions in biology and perhaps can beinterpreted as just their latest manifestation. As pues, segn estos autores, se puede esperar una contribucin til

de la filosofa a la SB because there are some key philosophical tensions that could seriously hamper the

development of Systems Biology, it seems that making some special philosophical efforts in these crucial early days

of Systems Biology would be worthwhile.

Estos esfuerzos filosficos se concentran especialmente sobre el concepto de sistema: Identifying and

conceptualizing the systems central to each inquiry is clearly a basic philosophical issue integral to the success of

the science. Dicha tarea puede especificarse en tres preguntas clave: i) What is a system? ii) What biological units

map on to systems? iii) How do Systems constrain individual components?6.

En la respuesta que demos a estas preguntas se juegan muchas de las posibilidades de la SB, as como algunosdebates filosficos de importancia. Por ejemplo, la SB no considera los organismos como simples cmulos de

molculas o instrumentos de sus genes. Esto abre oportunidades para una biologa ms acorde con una ontologa

razonable y para una tica respetuosa con los vivientes, incluso para una ciencia ms humana y humanstica. Es

difcil objetar ante la manipulacin bioingenieril de los seres vivos desde una perspectiva estrictamente

reduccionista, lo es menos desde un punto de vista ms holstico.

No obstante, el cambio de perspectiva no est exento de riesgos. A travs de las tres preguntas recin citadas

expondr cules son estos riesgos y har algunas sugerencias para evitarlos. El riesgo principal, a mi parecer, es que

el organismo viviente pase de ser considerado como agregado de molculas biotecnolgicamente disponible a ser

tomado como simple parte no sustancial del Gran Ecosistema biopolticamente disponible. Dicho de otro modo,

quiz corremos hoy el riesgo de transitar desde una filosofa de la naturaleza de corte excesivamente reduccionista y

mecanicista a otra de signo opuesto, excesivamente holista.

4. La cuestin conceptual: Qu es un (bio)sistema

La primera de las tres cuestiones es de naturaleza conceptual. El trmino sistema deriva del griego. Quiere

decir composicin. Pero no se refiere a una mera yuxtaposicin de elementos. Un sistema est constituido por

elementos com-puestosque mantienen relaciones entre s. El sistema consta de los elementos y de las relaciones.

Posee propiedades que derivan de estas relaciones y que no pueden ser obtenidas simplemente por yuxtaposicin o

suma de los elementos. Existen sistemas naturales, como el sistema solar o los ecosistemas. Tambin los hay

artificiales, como por ejemplo un sistema informtico. Pero el objeto de nuestra reflexin aqu son especficamente

los sistemas vivos. En principio, todos ellos eran naturales, pero actualmente muchos sistemas vivos son un

producto conjunto de naturaleza y tcnica. Adems no se puede descartar la futura produccin artificial de autntica

vida. Pero ni un sistema planetario, ni tampoco un computador son sistemas vivientes. Por tanto, la cuestin

conceptual que interesa a la SB no es simplemente qu es un sistema?, sino ms especficamente qu es un

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O'Malley y Dupr, Fundamental Issues in Systems Biology,BioEssays27 (12), 2005, 12741275.


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biosistema?Los sistemas vivos tienen caractersticas especficas. A diferencia de los artefactos comunes, los vivientes no

resultan del ensamblaje de piezas preexistentes. Estn compuestos de partes, no de piezas. Y estas partes aparecen

durante un proceso de diferenciacin, al tiempo que se desarrolla el sistema mismo. En otras palabras, los

biosistemas tienen una historia, una filognesis y ontognesis, una evolucin y un desarrollo. Y aqu reside el

primer riesgo filosfico para la SB. Los sistemas vivos no son simplemente sistemas, son un tipo peculiar de

sistema. Para diferenciarlos tal vez deberamos llamarlos biosistemas. Desde el punto de vista acadmico, esto

significa que la SB debera avanzar en colaboracin con la perspectiva evolucionista y con la biologa del desarrollo

y la embriologa. Parece que en este sentido, la SB est llamada a colaborar con la tambin naciente perspectiva

Evo-Devo.No obstante, sera errneo fijarse en una sola de las caras del asunto. Es verdad que los biosistemas son

dinmicos, pero tambin lo es que conservan su identidad a lo largo de toda su vida. En gran medida es la base

gentica la que permite dicha estabilidad, porque permanece desde el inicio de la vida de un organismo hasta el

final de la misma y se repite en todas sus clulas. Aunque es cierto que no todo est en los genes, esta constatacin

no debera llevarnos al extremo opuesto. Desde mi punto de vista, la informacin biolgica no reside en los genes,

ni en ninguna otra ubicacin concreta del organismo. La informacin es una relacin. As lo he escrito en diversos

lugares7. Esta relacin implica un mensaje gentico, un contexto celular y una funcin de referencia. Mas, al

escoger los genes como mensaje en la relacin informacional, nuestra eleccin no es arbitraria. Se trata de

biomolculas muy especficas y flexibles, cuya modificacin, por leve que sea, puede resultar crtica para el

organismo. Pedira, aqu, tan solo un poco de equilibrio. La crtica al reduccionismo es adecuada, pero no

deberamos olvidar la especificidad del material gentico y su contribucin a la identidad y estabilidad del

organismo. Tambin es acertado el acento puesto sobre la dinmica, pero no deberamos olvidar los factores de

estabilidad e identidad a lo largo de la vida de cada organismo y a travs de las generaciones.

Lo mismo vale respecto al acento puesto en las relaciones: no hay que olvidar la importancia de los elementos

mismos. Hemos dicho que los sistemas estn constituidos por elementos y relaciones. A menudo se sostiene que la

SB se centra en las relaciones ms que en los elementos. Tambin en este caso el exceso produce un riesgo.

Pondr un ejemplo histrico. Mientras que las otras escuelas qumicas estudiaban las propiedades de las

sustancias, la qumica newtoniana del siglo XVIIIdecidi examinar todaslas relacionesentre sustancias, con una

vocacin de exhaustividad similar a la de las actuales ciencias micas. Este proyecto de investigacin se convirti

pronto en una va muerta. La qumica newtoniana del XVIII se agot rpidamente en el desarrollo de tablas

relacionales. Para estudiar las propiedades de una sustancia qumica no hace falta testar todas sus posibles

relaciones con otras. Hoy la potencia de computacin es inmensamente superior a la que exista en el XVIII. Tal vez

por ello nos sintamos tentados de nuevo a afrontar este reto de la compilacin de tablas relacionales exhaustivas. En

realidad, existen dos corrientes dentro de la SB. Una ms emprica, pragmtica y computacional, y otra ms terica.

7

A. Marcos, Bioinformation, en G. Terzis y R. Arp (eds.),Information and Living Systems, MIT Press, Cambridge MA, 2011.


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Las relaciones deben, por supuesto, ser estudiadas, pero con un cierto sentido de pertinencia. Quiz no seanecesario perderse en proyectos exhaustivos. Ahora bien, el sentido de pertinencia que nos indica qu relaciones

tienen relevancia biolgica y cules no, deriva de la teora y de la ontologa, no de los meros registros empricos.

Permtaseme extenderme un poco sobre la importancia del sentido. Es verdad que los biosistemas son

complejos. En ellos las partes se vuelven las unas hacia las otras, sepliegan. De ah la complejidad (cum-plexum)

de los sistemas. Pero, una vez ms, encontramos en los biosistemas particularidades que no se dan en los dems

sistemas. La complejidad de los biosistemas es ms funcional que estructural. Poseen una organizacin que va ms

all del simple orden. Nada puede ser definido como biosistema si carece de una complejidad con sentido, de una

complejidad orientada. Y el sentido, o la orientacin, viene dado por la funcin. Por ejemplo, las protenas han sido

caracterizadas desde Schrdinger, como cristales aperidicos. La protena presenta organizacin funcional, ms queorden estructural. Su complejidad sus plexos o plegamientos est orientada hacia una funcin, como por

ejemplo el transporte de oxgeno. A su vez la funcin ha de referirse siempre a una sustancia. As, incluso la

hemoglobina falciforme tiene una funcin si consideramos el bienestar de un organismo humano en zonas de

malaria endmica. A menudo describimos como funcional la divisin celular que se verifica con normalidad en un

tejido. Sin embargo el mismo proceso biolgico nos parece disfuncional cuando se da en un tumor. En suma, algo

es funcional o no en relacin a un viviente concreto. Desde el punto de vista ontolgico diramos por referencia a

una sustancia. As pues, la SB implica necesariamente problemas ontolgicos. La renuncia a una reflexin

ontolgica constituira un riesgo para la SB, que se perdera en simples registros empricos de interacciones. Podra

incluso conducir a la frustracin de las expectativas abiertas. Sin ontologa, los sistemas podran ser tomados como

meros grupos convencionales de elementos. De este modo, la complejidad y la funcionalidad dependeran en ltima

instancia de nuestra perspectiva, ms que de la realidad de las cosas (en la lnea interpretativa que Cummins

propone para la teora de las funciones). Y esta observacin nos lleva a la segunda pregunta filosfica.

5. La cuestin de la sustancia: Qu entidades biolgicas pueden contar como biosistemas

Esta segunda cuestin tiene un carcter ms emprico. Se trata de ver qu entidades biolgicas cumplen con las

caractersticas que hemos atribuido a los biosistemas. Es decir, qu unidades biolgicas son en realidad sustancias

funcionales, complejas, generadas mediante evolucin y desarrollo. Yo dira que las sustancias por excelencia son

los organismos. Un animal, una planta, un hongo, una bacteria, una persona En consecuencia, cada organismo

viviente es, paradigmticamente, un biosistema. Es el principal punto de referencia de la funcionalidad y la

complejidad.

No obstante, como se sabe, la vida est estructurada jerrquicamente. Otros niveles de la vida pueden contar

tambin como biosistemas. En sentido primario lo son los organismos, pero en un cierto sentido derivado o

secundario tambin son biosistemas las partes de los organismos: sistemas como el digestivo, miembros u rganos

como el corazn, tejidos como el epitelio, y clulas integradas en metazoos y metafitos. En un sentido todava ms

degradado pueden contar como biosistemas tambin entidades como los simbiontes, los orgnulos celulares y los


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virus.No s exactamente dnde habra que colocar en esta escala otras unidades superiores de organizacin, como

las poblaciones, las colonias, las familias, clanes, y otras entidades sociales, y, en definitiva, los ecosistemas. Pero,

naturalmente, no son biosistemas en un sentido tan paradigmtico o primario como los organismos.

El caso de las especies y los taxones superiores presenta, asimismo, dificultades. No creo que puedan ser vistos

como biosistemas, sino ms bien como entidades abstractas, es decir, conceptos, con base real.

El esclarecimiento de todo esto implica un trabajo filosfico. Se trata de construir una ontologa que distinga

claramente, por un lado, las entidades abstractas, como los conceptos, y por otro las concretas, como los

biosistemas. Y, dentro de estas ltimas, habra que distinguir niveles. Es decir, debemos distinguir entre un sentido

primario y paradigmtico de biosistema, atribuible slo a los organismos, y un sentido secundario o derivado, quizanalgico, atribuible a otras entidades biolgicas, sean inferiores o superiores al organismo. Dada esta ontologa, la

SB sera ciertamente una ciencia de los vivientes.

Querra ampliar un poco la reflexin sobre los niveles superiores al organismo. Segn la imagen del gen

egosta, el gen es la autntica sustancia. El organismo queda des-sustancializado. Y con ello devaluado. Pero

quiz ahora vamos hacia el ecosistema como nica sustancia real, con un resultado similar en cuanto a la

importancia del organismo. Cmo evitar esta deriva? Cmo reconocer su justo peso ontolgico a los ecosistemas

y a otras entidades sociales sin devaluar los organismos?

Se podra pensar, segn la presente moda intelectual, que en realidad los niveles ms importantes son siempre

los ms elevados o inclusivos. Nos viene a la mente con frecuencia una imagen espacial: lo pequeo forma parte de

lo grande, las clulas de los tejidos, los organismos de los ecosistemas. Sostendr, al menos como hiptesis de

trabajo, que esta imagen representa un riesgo para la filosofa de la naturaleza y tambin para la propia SB. Los

organismos, es cierto, estn constituidos por molculas, clulas, tejidos, rganos y miembros, algunos de ellos

agrupados en sistemas. Pero hay que aadir que los organismos estn tambin formados por elementos sociales,

demogrficos y ecosistmicos. Pongmoslo as: cada uno de nosotros, como organismo, est hecho de clulas, pero

tambin de sociedad y de ecosistema. En trminos ms filosficos, diramos que no somos mera materia de la

sociedad o del ecosistema, sino que, a la inversa, los organismos estamos formados tambin por materia

ecosistmica y social. Esta nueva visualizacin permite dar la importancia justa a las grandes entidades, como los

ecosistemas, pero sin destruir, devaluar o instrumentalizar los organismos vivientes.


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6. La cuestin de la causalidad: Cmo un biosistema ejerce influencia sobre sus componentes

Esta tercera cuestin tiene que ver con la causalidad. A menudo se distinguen dos tipos de causalidad en los

seres vivos: causalidad ascendente (bottom-up) y descendente (top-down). Denis Noble ha propuesto un tercer tipo

de causalidad que l denomina middle-out. La del primer tipo se da cuando los cambios ocurridos en alguna de las

partes causan efectos en el conjunto del sistema. La segunda ocurre si el sistema mismo es capaz de causar efectos

sobre todas o algunas de sus partes. Para el tercer tipo de causalidad podemos partir de cualquiera de los niveles de

la jerarqua biolgica. Se encuentra entonces que la actividad de este nivel, por ejemplo tisular, produce efectos

hacia abajo y hacia arriba sobre niveles adyacentes. Segn Noble, es precisamente este tercer tipo de causalidad el

que resulta ms prximo al espritu de la SB.

Creo que podemos apuntar dos crticas a estas ideas. En primer lugar, pienso que no hay simetra entre las

formas de causalidad ascendente y descendente. En contra de la creencia ms extendida, el segundo tipo es ms

emprico, el primero ms terico y especulativo. Todos tenemos experiencia directa de causalidad descendente (top-

down), ya que nosotros, como organismos que somos, producimos mediante nuestra accin, muchas veces libre,

efectos sobre nuestros componentes. Por ejemplo, podemos cambiar la posicin de nuestro cuerpo, la flexin de un

brazo o el contenido de colesterol de nuestra sangre. En la direccin opuesta, bottom-up, solo podemos registrar las

correlaciones estadsticas y las sucesiones temporales, sobre las que proyectamos el concepto de causa-efecto

gracias a conjeturas tericas. En realidad, la experiencia directa de la causalidad bottom-upcomo sugiri Hume-


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no est a nuestro alcance. Por ejemplo, se puede sentir un cierto estrs o una cierta relajacin tras un cambiohormonal. Esta informacin hace referencia a la sucesin o correlacin de acontecimientos (cambio hormonal-

molecular > cambio anmico-sistmico), pero no tenemos ninguna experiencia directa de la relacin causal entre

ellos. La tranquilidad o el estrs, como sentimientos, son completamente heterogneos respecto de las hormonas o

los neurotransmisores, como molculas. Nietzsche8sostuvo que en estos casos damos un salto radical de un orden a

otro totalmente distinto. Si existe la causalidad en un sentido emprico, esa es la causalidad top-down, es decir,

desde el biosistemas, como fin y sentido, hacia sus partes.

Esto no quiere decir, por supuesto, que no exista causalidad bottom-up, sino que es un tipo de causalidad que

nosotros reconocemos de modo ms indirecto, terico y especulativo que la causalidad top-down. Una biologa

focalizada sobre sistemas es una ciencia que debe tener en cuenta todas las direcciones de la causalidad, sin olvidarcul es primaria y cul derivada segn el orden de nuestro conocimiento.

La segunda observacin crtica afecta al concepto de causalidad middle-out, propuesto por Noble. Segn creo,

introduce una inclinacin relativista poco benfica para la SB. Todos los niveles de la jerarqua biolgica tienen

capacidad para causar efectos sobre otros niveles. Pero no todos tienen la misma importancia causal, desde el

momento en que no todos presentan el mismo grado de sustancialidad. Habamos convenido en que son

precisamente los organismos los que deben ser considerados como biosistemas en un sentido ms propio. Son ellos,

por lo tanto, los agentes causales ms importantes para la explicacin biolgica, tanto en sentido descendente como

ascendente.

La oportunidad que nos abre la SB para una comprensin filosfica de la naturaleza viva se realizar ms

plenamente si se asocia con una ontologa que podramos llamar pluralismo no homogneo. Lo cual equivale a

reconocer realidad ontolgica y capacidad causal a todos los niveles de la vida, pero de manera especial a los

organismos.

7. Conclusin: SB y nueva Filosofa de la Naturaleza

The science of systems biology segn afirman Boogerd et al. appears to have much more philosophical

consequences than molecular biology, which has been the biological science of the last decades9. La biologa

molecular buscaba los componentes moleculares de los vivientes, pero no intentaba explicar cmo dichos

componentes, con su funcionamiento conjunto, producan la vida. Tena, segn los mencionados autores, un sesgo

claramente reduccionista y carente de consecuencias filosficas distintas de las que pudieran surgir de la fsica y la

qumica. En cambio, al centrar nuestra atencin en los biosistemas, como hace la SB, algunos de los tpicos

filosficos que configuran nuestra imagen de la naturaleza resultan afectados. Aparece as, ante nuestros ojos, una

filosofa de la naturaleza marcada por lo propiamente biolgico y no slo por lo fsico.

No tratar aqu de obtener consecuencias sustantivas, y mucho de menos de defenderlas con argumentos. Tan

8F. Nietsche, Sobre verdad y mentira en sentido extramoral, Tecnos, Madrid, 1998 [ber Wahrheit und Lge im auermoralischen Sinn, 1873]9

F.C. Boogerd et al, Systems Biology: Philosophical Foundations, Elsevier, Amsterdam, 2007, p. 334.


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slo dejar apuntados los debates de inters para la filosofa de la naturaleza que el nuevo paradigma de la SB nosdeja abiertos.

Es bastante obvio que la SB nos invita a reabrir el debate sobre el reduccionismo, debate que no podr ser

resuelto de una manera simple, con un s o un no. Hemos visto como Francisco Ayala nos ense a distinguir entre

diferentes tipos de reduccionismo: metodolgico, epistemolgico y ontolgico. La posicin en el debate sobre el

reduccionismo debera modularse en funcin de esta tipologa. As, la biologa molecular ha logrado impresionantes

xitos cientficos con una metodologa reduccionista. Tambin es cierto que sus lmites han llegado a aparecer, de

ah la necesidad de un cambio de perspectiva hacia una biologa ms sistmica. Esto quiere decir que el

reduccionismo metodolgico es adecuado en muchos casos, si bien debe ser complementado con otros mtodos.

Todo ello apunta hacia un pluralismo metodolgico en las ciencias de la vida. En un sentido muy similar haargumentado recientemente Sandra Mitchell10, quien aboga por un integrative pluralism.

En el campo del reduccionismo epistemolgico, si algo nos ensea la SB es que no podemos esperar

reducciones tericas a gran escala, que cada nivel de la organizacin biolgica tiene su propia autonoma y debe ser

tratado segn teoras propias. Si bien, tiene sentido intentar la creacin de teoras que conecten niveles contiguos.

Aqu tambin el pluralismo resulta lo ms recomendable.

Se puede decir que el debate sobre el reduccionismo en el plano metodolgico y epistemolgico afecta sobre

todo a la filosofa de la ciencia, pero cuando pisamos el plano ontolgico la filosofa de la naturaleza resulta

inevitablemente afectada. Nos preguntamos qu tipo de entidades alberga el mundo natural. Podramos zanjar la

cuestin hablando de tomos y de molculas, quiz de fuerzas o de energa. Pero la SB parece reconocer adems la

presencia de otro tipo de entidades, a saber, los biosistemas, con peso ontolgico propio.

En resumen, en el plano metodolgico el reduccionismo est llamado a convivir con otros enfoques. En el

plano epistemolgico se puede esperar reduccin entre teoras slo en pequea escala; ha quedado obsoleto el sueo

de la gran teora unificada de todo. Pero en el plano ontolgico el reduccionismo resulta simplemente un error

filosfico. Parafraseando a Shakespeare, hay ms cosas en la naturaleza que todos las que se atreva a soar la

biologa molecular... Estn tambin los biosistemas.

Esto nos lleva a otro debate de evidente inters para la filosofa de la naturaleza, el debate sobre la causalidad.

Tras el pluralismo ontolgico, que reconoce sustancialidad a los vivientes, quiz tambin deberamos abrir una

ventana al pluralismo causal, con el reconocimiento de que las relaciones causales corren de abajo a arriba y

viceversa, de que cada organismo est condicionado por lo que hacen sus partes, as como las partes por el

comportamiento sistmico del organismo. Las ideas de concausalidad, no linealidad y retroalimentacin deberan

ser integradas en la descripcin de la naturaleza, especialmente de la naturaleza viva. La pluralidad aristotlica de

las causas, que incluye causas eficientes y finales, tambin debera ser activada. Nada entenderamos de la

complejidad y organizacin de los sistemas vivos si no pusiramos estas caractersticas en relacin con la

funcionalidad y la forma de vida de cada organismo.

10

S. Mitchell, Unsimple Truths, Chicago University Press, Chicago, 2009.


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Con la irrupcin del paradigma sistmico en biologa queda tocada tambin la cuestin del determinismo,ligada a las del azar y la libertad, todas ellas esenciales para la filosofa de la naturaleza. La no linealidad de los

sistemas vivos hace que buena parte de su comportamiento no sea predecible desde la simple observacin de la base

molecular. Los componentes de los sistemas vivos a menudo se comportan de modo distinto en condiciones de

aislamiento in vitroque en su posicin natural in vivo. Ello se debe a que su comportamiento est condicionado no

slo por sus propiedades moleculares, sino tambin por las interacciones que llegan a establecer. De tal modo que

algunas propiedades de los biosistemas resultan emergentes respecto de las de sus componentes. La cuestin es

complicada. El mismo concepto de emergencia ha dado lugar a distinciones y matices. Pero lo que es obvio es que

este debate ha de ser tenido en cuenta por los filsofos naturales para construir una imagen adecuada de la

naturaleza, en la que el azar y la libertad quiz reclamen su lugar. Y de ah se derivarn consecuencias tambin parala axiologa y la filosofa moral.

Hasta aqu hemos registrado las implicaciones que puede tener para la filosofa de la naturaleza el trnsito

desde un paradigma dominado por la biologa molecular hasta uno dominado por la SB. Pero la biologa de las

ltimas dcadas no se reduce a biologa molecular. Tambin ha mantenido su presencia el enfoque evolucionista.

Para algunos, incluso, la biologa entera ha de estar marcada por dicho enfoque. Es bien conocido el dictum de

Theodosius Dobzhansky segn el cual nothing in biology makes sense except in the light of evolution. Pues bien,

la biologa sistmica pretende ofrecer explicaciones del comportamiento actual de los biosistemas, al margen

precisamente de cul haya podido ser su origen y filognesis. It is important to realize aclaran Boogerd et al.

that systems biology tries to understand life as it is now, while it does not focus on evolutionary biology11.

Esto no significa, obviamente, negar el evolucionismo, sino afirmar que al menos una parte de la biologa

puede operar con autonoma respecto de las teoras evolucionistas. La traduccin filosfica de esta opcin

podramos hacerla en trminos de ser y gnesis. En la filosofa griega, al menos desde Platn, se conoce la

diferencia entre el ser y la gnesis. Se sabe que cada uno de estos aspectos de la realidad natural requiere una

explicacin distinta. Y se discute sobre la relacin entre ambos aspectos. As, por ejemplo, Aristteles afirma: Otra

cuestin que no podemos olvidar es si conviene ms hablar sobre la gnesis de cada ser, tal como los anteriores

solan hacerlo, o sobre cmo es, pues hay una gran diferencia entre un procedimiento y otro. Parece que debemos

comenzar, como hemos dicho anteriormente, por tomar primero los fenmenos que se dan en cada gnero, despus

sus causas y, a continuacin, tratar sobre su gnesis12. Quiz estas frases podran firmarlas tranquilamente los

actuales defensores de la SB. Y Aristteles concluye: La gnesis se debe al ser y no el ser a la gnesis 13. Es

llamativo que la deconstruccin posmoderna se haya llevado a cabo mediante la reduccin del ser a la gnesis, es

decir, mediante la conversin del evolucionismo en una especie de horizonte metafsico ltimo, y la aplicacin de la

crtica genealgica, al estilo nietzscheano. A la luz de la SB habra quiz que reconsiderar estas cuestiones.

Por ltimo, si la SB tiene algo que decir sobre algunos temas de filosofa de la naturaleza, tambin es cierto

11F.C. Boogerd et al, Systems Biology: Philosophical Foundations, Elsevier, Amsterdam, 2007, p. 32512Aristteles,De Partibus Animalium640a.13Aristteles,De Partibus Animalium640a 18-19; tambin enDe Generatione Animalium778b 5, donde est citando a Platn,Filebo54a 8-9 y

c 4.


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que los filsofos podramos decir algo sobre algunas tendencias inherentes a la SB. Recordar tres de ellas que a mimodo de ver comportan un cierto riesgo. En primer lugar, como ya se ha sugerido ms arriba, la caracterizacin que

Noble hace de la causalidad middle-upintroduce una cierta tendencia relativista. El realismo de las funciones y de

los sistemas podra as diluirse en un relativismo incluso subjetivista, conforme al cual los biosistemas, ms que

realidades objetivas, seran configuraciones que el bilogo selecciona convencionalmente. Creo que, si cediese a

esta tendencia, la SB habra perdido una buena parte de su atractivo intelectual.

En segundo lugar, existe en la SB una cierta tendencia hacia la bsqueda de explicaciones mecanicistas,

muchas de ellas instrumentadas a travs de modelos computacionales. La idea que subyace es que si sabemos cmo

producir un comportamiento sistmico, aunque sea en un modelo in silico, entonces hemos explicado tal

comportamiento. S que la idea tiene tras de s una antigua tradicin filosfica. Se supone que si sabemos produciro simular un fenmeno, entonces entendemos el fenmeno y sus causas. En cierto modo es as. Pero cuando nos

encontramos con sistemas muy complejos, como los sistemas vivos, y con rplicas tambin complejsimas in silico,

las cosas cambian. Se da cada vez con mayor frecuencia que sabemos hacer algo, pero no sabemos cmolo hemos

hecho. Quiero decir, no entendemos profundamente las relaciones causales. Por ello, la posibilidad de reproducir un

comportamiento celular complejo mediante un modelo in silico no siempre es garanta de que hayamos

comprendido las conexiones causales.

Soy consciente de lo intrincado del tema y de lo lejos que nos llevara seguir este hilo. Por ello lo dejo

sencillamente anotado y paso a la tercera tendencia de la SB que a mi modo debera ser evitada. El rechazo de los

excesos del reduccionismo debe ser bienvenido. Pero podra generar un movimiento pendular que nos lleve a un

holismo excesivamente radical, como se ha sealado ms arriba. El riesgo es mayor habida cuenta de que el

holismo constituye hoy da una moda social que va desde el arte hasta la poltica. Cualquiera que haya visto la

hermosa pelcula Avatar, de James Cameron, sabe a qu me refiero. Y en el terreno de la poltica se habla con

frecuencia de contrato con la Naturaleza o de los derechos de la Tierra, que incluso son recogidos como tales en el

ltimo texto constitucional de Ecuador. Entre las ciencias biolgicas, es natural que la ecologa adopte una

perspectiva holista. La SB, por su parte, presta ms atencin al nivel de los organismos, incluidos los unicelulares.

Pero no se puede descartar que, impulsada por la inercia anti-reduccionista y por la moda social, acabe en

posiciones ms holistas, con el riesgo consiguiente de devaluacin de los organismos. No sera un caso nico.

Tambin la llamada Evo-Devo, que nace con idea de integrar el evolucionismo con la biologa del desarrollo, ha

derivado en los ltimos aos hacia lo que ya se conoce comoEco-Evo-Devo.

Como suceda con el reduccionismo, el riesgo respecto al holismo no reside en el plano metodolgico, donde

la pluralidad ha de ser bienvenida, sino en la conversin de una metodologa concreta en una ontologa exclusiva.

Por supuesto, tiene sentido estudiar la influencia del medio en la expresin fenotpica de los genes durante el

desarrollo. Lo que no resulta tan adecuado es degradar el organismo ontolgicamente, esta vez a favor del

ecosistema egosta. El dilogo entre bilogos y filsofos, en suma, resulta imprescindible para aprovechar a fondo

las oportunidades que abre la SB y para evitar los riesgos que comporta.


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