sábado, 27 de marzo de 2010

Biología del libre albedrío (2)


Mae-Wan Ho

Bioelectrodynamics Laboratory,

Open University, Walton Hall,

Milton Keynes, MK7 6AA, U.K.

Journal of Consciousness Studies 3, 231-244, 1996.



  1. El organismo se libera de las "leyes" de la física


“Leyes” va entre comillas para enfatizar que no hay que rendirse de una vez para siempre, especialmente en lo que se puede o no pensar. Son herramientas que nos ayudan a pensar y, sobre todo, que pueden ser superadas si fuera necesario.


Muchos físicos se han maravillado en la forma en que muchos organismos parecen ser capaces de desafiar la Segunda ley de la Termodinámica, que establece Lord Kelvin, co-inventor de la Segunda Ley de la Termodinámica, excluyendo a los organismos de su dominio:


El animal no actúa como un motor termodinámico... La conciencia enseña a cada individuo que están, en cierta medida, bajo la dirección de su voluntad. Por consiguiente, parece que los seres vivos tienen el poder de aplicar ciertas partículas que se desplazan dentro de sus cuerpos, fuerzas por las cuales los movimientos de estas partículas producen determinados efectos mecánicos.”.

-. Citado en Ehrenber, 1967, p103

Lo que impresiona a Lord Kelvin es ver cómo los organismos parecen tener disponible energía, a voluntad, siempre y cuando sea necesario, y además de una forma perfectamente coordinada. Otra característica igualmente desconcertante es que, contrariamente a la Segunda Ley de la Termodinámica, que dice que todos los sistemas debieran acabar en equilibrio y desorden, sin embargo los organismos se desarrollan y evolucionan hacia una organización cada vez mayor. Por supuesto, no hay ninguna contradicción, ya que la Segunda Ley de la Termodinámica se aplica a sistema aislados, mientras que los organismos son sistemas abiertos. Pero ¿cómo es posible que los organismos no alcancen el equilibrio termodinámico y conseguir cada vez una organización mayor?


Schrödinger escribe:


Es por evitar un rápido decaimiento en el estado inerte “de equilibrio” que los organismos se nos muestran tan enigmáticos... Los organismos se alimentan de una entropía negativa, o por decirlo de otra manera menos paradójica, el metabolismo esencial de los organismos vivos tiene éxito en la liberación de todas las entropías, lo cual no puede dejar de hacer mientras se mantenga vivo”.

-. Schrödinger, 1944, pp.70-71.


Shrödinger fue severamente criticado por Linus Pauling y otros, por usar el término “entropía negativa”, ya que este término no se corresponde con ninguna entidad termodinámica rigurosa. Sin embargo, la idea que transmite, de que los sistemas abiertos pueden “auto-organizarse” en un flujo de energía, se hizo más concreta con el descubrimiento de las “estructuras disipativas” (Prigogine, 1967) . Un ejemplo, son las “células de convección de Bénard”, que surgen desde abajo cuando se calienta agua en una cazuela. La diferencia entre las temperaturas críticas superior e inferior, se produce una transmisión de fase: el flujo global de agua comienza con suavidad, luego se eleva desde el fondo el agua caliente y el más denso, descendiendo el agua fría. En toda la cazuela surge finalmente un conjunto regular de células de flujo. Antes de alcanzar esta fase, todas las moléculas se mueven al azar unas con respecto a las otras. Sin embargo, cuando se produce un suministro crítico de energía, el sistema se auto-organiza en una dinámica global ordenada, en la que toda la miríada de moléculas se mueven en formación como si se tratase de una coreografía.


Una metáfora física aún más esclarecedora para comprender los sistemas vivos es el láser (Haken, 1977), en el que la energía se bombardea a una cavidad que contiene átomos capaces de emitir luz. A bajos niveles de bombardeo, los átomos emiten luz al azar como si se tratase de una luz ordinaria. Pero cuando el bombardeo alcanza un determinado umbral, todos los átomos oscilan juntos en la misma fase, enviando un haz de luz enorme, que es un millón de veces más grande que el emitido por los átomos de manera individual. Ambos ejemplos ilustran cómo la aportación de energía, o la energía de bombardeo y el orden dinámico que se alcanza, están estrechamente relacionados.

Estas y otras consideraciones son las que llevaron a Shrödinger a hablar de “entropía negativa”, que sería la “energía almacenada capaz de movilizarse en un sistema estructurado de espacio-tiempo”. (Ho, 1994b, 1995a). La clave para comprender la termodinámica de los seres vivos se centra no tanto en el flujo de energía, sino en el almacenamiento de ese flujo de energía. El flujo de energía no tiene mayores consecuencias, a menos que la energía pueda ser atrapada y almacenada en el sistema por donde circula para cumplir su función antes de disiparse. Un ciclo reproductivo de un ser vivo se cumple cuando el ciclo de circulación de la energía se cierra. El ciclo de la vida, en el que la energía está en movimiento, almacena tanta energía como moviliza.


El ciclo de vida es una estructura espacio-temporal altamente diferenciada; los principales modos de actividad son ciclos que atraviesan una amplia gama de espacio-tiempos locales, todos ellos acoplados entre sí. Estos ciclos nos resultan más familiares en la forma de ritmos biológicos, que abarcan más de 20 órdenes de magnitudes de tiempo, de la actividad eléctrica de las neuronas y otras células en ritmos circadianos anuales o más amplios. Este complejo de estructuras espacio-temporales recuerda mucha a la “duración” de Bergson referido a los procesos ecológicos, que requiere una forma distinta de concebir el espacio tiempo, heterogénea y no lineal, multidimensional y no local (Ho, 1193)

Debido a la gama completa de ciclos que se acoplan, la energía se almacena y se moviliza por encima de todos los espacio-tiempos de acuerdo a los tiempos de relajación (y de volumen) de los procesos implicados. Así los organismos pueden aprovechar de dos formas distintas la transferencia de energía con la máxima eficiencia -- en no-equilibrio en el que la energía almacenada es transferida antes de que se produzca la termalización-- (Se denomina Termalización o Moderación de Neutrones al proceso por el cuál los neutrones reducen su velocidad de manera gradual como consecuencia de los choques de estos con los núcleos de los átomos vecinos. Es un fenómeno típico de los procesos que tienen lugar en los reactores de las centrales nucleares. Wikipedia) y la transferencia en un casi-equilibrio, en el que las transferencias de energía libre es cero, de acuerdo con las consideraciones termodinámicas convencionales (McClare, 1971)


La entrada de energía puede ser de cualquier manera fácilmente deslocalizada, y al revés, la energía puede concentrarse de cualquier manera. En otras palabras, el acoplamiento de energía en los seres vivos es simétrica, por lo que podemos disponer de energía a voluntad, siempre y cuando sea necesaria (Ho, 1993, 1194b, 1195a, b). El organismo es, en efecto, un organismo cerrado, autosuficiente energéticamente en procesos cíclicos no-disipativos, junto a otros que sí lo son. En la termodinámica clásica formal, el ciclo de la vida puede considerarse, en una primera aproximación, en que todos los procesos son cíclicos -para que el saldo total de energía sea cero-, junto a otros procesos necesarios para mantener su funcionamiento, por lo que la variación neta de entropía es mayor de cero. Esto se deriva de la Termodinámica de los estados de equilibrio (Denbigh, 1951).


En consecuencia, el organismo de ha liberado de las restricciones inmediatas del principio de conservación de la energía – La primera ley-, así como de la Segunda Ley de la Termodinámica. Hay siempre energía disponible en el sistema, que se moviliza para obtener el máximo de eficiencia y en todos los modos espacio-temporales.

(La presente conceptualización, basada en la termodinámica, converge con la noción de autopoiesis ( La autopoiesis (del griego αυτο-, auto, ‘sí mismo’, y ποιησις, poiesis, ‘creación’ o ‘producción’), es un neologismo propuesto en 1971 por los biólogos chilenos Humberto Maturana y Francisco Varela para designar la organización de los sistemas vivos. Una descripción breve sería decir que la autopoiesis es la condición de existencia de los seres vivos en la continua producción de sí mismos. Wikipedia), que describe los sistemas vivos como un todo unitario, una entidad de autoproducción, que Maturana y Varela (1987) extraen de consideraciones puramente formales) .



No hay comentarios:

Publicar un comentario