Maldonado - Complejidad Los Sistemas Vivos

8/17/2019 Maldonado - Complejidad Los Sistemas Vivos

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MEDISAN 2004;8(3):39-45

REVISIONES

Instituto Superior de Ciencias Médicas

LOS SISTEMAS VIVOS Y LAS CIENCIAS DE LAS COMPLEJIDADES. RELACIÓN ENTRE SOMA Y RED BIOLÓGICA

Lic. Mauricio de Jesús Pichín Quesada,1 Dra. Andrea Olimpia Fariñas Salas

2 y Dra. Sochi Margarita

Miyares Quintana3

RESUMEN

La primera ciencia de la complejidad que se acercó a la vida como fenómenouniversal fue la termodinámica clásica, pero no lograba explicar completamente

los fenómenos asociados a la vida misma, debido al carácter lineal de suestructura matemática, que imposibilitaba describir los sistemas alejados delequilibrio termodinámico (esto último considerado la primera gran característicade los organismos vivos como sistemas); lo más que tal ciencia podía esclarecereran aquellos procesos delimitados por flujos débiles cercanos al equilibrio, en loscuales el sistema termodinámico alcanzaba un estado estacionario con unageneración de entropía mínima (medida del desorden de un sistema), quemantenía a este muy próximo al equilibrio.

Descriptores: DINÁMICAS NO LINEALES; FRACTALES; TEORÍA DEL CAOSLímite: HUMANO

Se tornó indispensable una nueva visión dela realidad que tuviera en cuenta el carácterno lineal de la conducta de interconexión e in-terdependencia de estos sistemas, debido aque estamos rodeados en el mundo real porun comportamiento similar en una gran partede todo el universo; así surgió, en la Física, laTeoría de los Sistemas Dinámicos (porqueestán sujetos a movimientos y cambios cons-tantes) no Lineales, y el lenguaje matemáticoasociado a ella, conocido como Matemáticasde la Complejidad.

La Teoría de Sistemas Dinámicos no Li-

neales y sus ramas más importantes: la Teo-ría del Caos y la de Fractales, en realidadconstituyen teorías matemáticas -- cuyo apa-rato es aplicable a una amplia gama de fenó-menos de la naturaleza -- que enfatizan suabordaje sobre las cualidades de los sistemas,lo cual marca un viraje radical en el análisiscientífico, que deja de ser cuantitativo porquecentra su atención en las relaciones funciona-

les entre los componentes que conforman lospatrones sistémicos, de manera que es posibleestudiarlos desde la conducta del todo diná-mico, conocido como patrón de organiza-ción, que se basa en la configuración de rela-ciones entre los elementos que componen elsistema. Del mismo modo que, en el lenguaje,la letra de una palabra no tiene nada que vercon el significado de esta, los átomos y molé-culas que constituyen una célula no determi-nan sus cualidades. Estos patrones sistémicosconforman la red, y al ser analizado el sistemamediante técnicas matemáticas, se logra re-

velar su comportamiento en gráficos de curvasy diagramas que posibilitan acceder a su con-ducta. 1

La Teoría de los Sistemas Dinámicos noLineales se fundamente en el estudio de laestabilidad, inestabilidad y periodicidad o noperiodicidad de las soluciones para las ecua-ciones que describen la condición de los sis-temas dinámicos no lineales. 2, 3

--------------------1 Licenciado en Física

2 Especialista de II Grado en Fisiología. Profesora Consultante

3 Especialista de I Grado en Medicina General Integral. Profesora Asistente


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En la física clásica, las fórmulas relativas aestos sistemas obviaban y linealizaban losefectos no lineales mediante aproximaciones

tales, que solo se incluían en las ecuacionespequeños cambios de los parámetros físicosdel sistema, lo cual no se corresponde ente-ramente con la realidad, además de asumirseque causas parecidas provocaban efectos si-milares, lo que estaba muy lejos de lo coti-diano, como veremos más adelante en elcomportamiento caótico.

La no linealidad de la conducta de estossistemas está determinada por los procesosde retroalimentación que aparecen en las in-teracciones entre sus elementos constitutivos,donde el resultado de un proceso es utilizadonuevamente para iniciar el mismo proceso,marcando una iteración (característica mate-mática común de los atractores extraños y elvínculo entre la teoría del caos y la fractal),que puede ser definida por una ecuación itera-tiva. 2, 3. De esta manera se pierde la linealidadentre la relación de la causa y el efecto y lasuma de los efectos de las partes ya no nosofrece la totalidad de la conducta del sistema.

• Autoorganización y estabilidad

En los organismos vivos, las relaciones deinteracción entre sus componentes y el conti-

nuo intercambio al que están sujetos con elmedio, definen su carácter no lineal, lo cualgenera la aparición de cualidades emergentesque no se explican tomando en cuenta laspropiedades de cada una de sus partes. Estascualidades solo pueden ser determinadas enel patrón de organización, o sea, a partir de lavisión del sistema como un todo, por lo cual laestrategia cartesiana que hasta el siglo pasadohabía imperado en la ciencia y requería ladivisión en cada una de las partes para suanálisis y medición cuantitativa, devenía ob-soleta para estudiar el fenómeno cualitativo

resultante de las funciones de red sistémicasaparecidas en estos sistemas alejados delequilibrio termodinámico.

El concepto de red asociado a estos siste-mas se deriva de la propia autoorganizaciónsistémica que emerge de la interacción entrelas partes y delimita fronteras de interacciónentre los componentes del sistema, incluidaslas iteraciones retroalimentadoras que se des-encadenan en estos y los pueden conducir deestados cercanos a la estabilidad a condicio-nes absolutamente inestables, donde el sis-tema sobrevivirá si la perturbación no excede

de los límites de flexibilidad y tolerancia queposee, pues de lo contrario se destruirá.

La autoorganización en tales sistemas

constituye una característica fundamental queresulta de la capacidad de flexibilidadautorreguladora otorgada por las relaciones deinterdependencia de sus partes ante las per-turbaciones externas e iteraciones de retroali-mentación propias, las cuales propician quecualquier situación (favorable o no) se ex-tienda por toda la red y retorne a su origen a lolargo de cadenas de bucles de retroalimenta-ción, de modo que el sistema aprenderá y seregulará a sí mismo ante las diferentes cir-cunstancias. Esta aparición espontánea de or-den por las regulaciones resultantes de las re-troalimentaciones recibe el nombre de auto-organización.

En los sistemas dinámicos complejos, asícomo ocurre en los sistemas vivos, la autoor-ganización se define por 3 características bá-sicas: Interconexión no lineal entre los compo-

nentes del sistema Alejada del equilibrio termodinámico Creación de nuevos componentes y mo-

dos de conducción durante el intercambio Al concepto de autoorganización hay que

añadir el de estabilidad de la red, el cual in-dica la potencialidad del sistema para auto-

mantenerse en determinados estados por untiempo específico, como sucede por ejemplocon el cauce de un río cuando le lanzamosuna piedra, pues como el río es un sistemacaótico, el cauce no se ve afectado; pero si lasmoléculas de agua siguieran un curso alta-mente ordenado, la simple caída de una piedraa ella modificaría de forma tal el cauce, queeste cambiaría radicalmente.

• Inestabilidad y estructura disipativa

Los organismos vivos, en tanto sistemas

dinámicos no lineales, se conducen como sis-temas caóticos ante aquellas perturbacionesque les hacen perder la estabilidad y determi-nan su desarrollo y evolución.

A medida que un sistema se aleja del equi-librio, los flujos de materia y energía son cadavez más fuertes, de manera que aumentandoconsiderablemente la disipación y evolucióndel sistema se dirige hacia el encuentro depuntos críticos, donde los flujos lo obligan aser muy inestable y algunas diferencias míni-mas en las variables de las condiciones exter-nas producen conductas capaces de llegar a


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ser extraordinariamente disímiles, lo cual seconoce como efecto mariposa.

La desviación hacia un estado completa-

mente nuevo puede estabilizar aún más sucomportamiento, aunque muestre una tenden-cia cada vez mayor a la disipación, de formaque la estabilidad se logra a costa de un altonivel entrópico, si bien en este caso la relaciónentre entropía y orden es contemplada bajouna nueva perspectiva, lo que define parale-lamente un nuevo concepto para describir laautoorganización en sistemas abiertos, lejosdel equilibrio: las estructuras disipativas, queademás de mantener el estado estable lejosdel equilibrio, pueden incluso evolucionar. 2, 4

Todos los sistemas van del orden al desor-den; y para comprobarlo basta analizar hechostan cotidianos como que los animales enfer-man, envejecen y mueren; las vasijas de cris-tal se rompen al caer, los equipos electrodo-mésticos se descomponen, y así sucesiva-mente, porque tienden al estado de máximaprobabilidad o máximo desorden. Este estadoes el atractor del equilibrio térmico, y una vezque se alcanza, el sistema no se aleja más deél; aunque en ocasiones, debido al movimientoaleatorio de las moléculas, el sistema puedepasar por otros estados que oscilarán a su al-rededor y solo permanecerá en tales condicio-nes durante poco tiempo. En la estructura disi-

pativa también se propendeal estado demáxima probabilidad, que sigue siendo el demáxima generación entrópica, salvo que eneste el sistema gana en orden y puede mante-ner la estabilidad.

La Teoría de las Estructuras Disipativaspuede explicar los fenómenos alejados delequilibrio en todos los sistemas dinámicos nolineales, incluidos los sistemas vivos, dondelas moléculas y los procesos en los que estasse involucran, no se encuentran en estado demovimiento aleatorio, sino de equilibrio termo-dinámico, debido al cual, si se moviesen en

forma predeterminada, terminarían existiendozonas más calientes o más frías y no habríaequilibrio alguno; por tanto, como el caos seasocia con equilibrio, ello explica entoncesaquellos movimientos moleculares en los queestas se entrelazan a través de múltiples bu-cles de retroalimentación cuyas ecuaciones(no lineales) ya no son gobernadas por atrac-tores puntuales.

Un atractor está dado por uno o más valo-res donde las iteraciones del sistema tienden aestabilizarse, es decir : el conjunto de valoresdonde la función f(x) se estabiliza cuando el

número de iteraciones y tiende a infinito; conotras palabras: el atractor es una condiciónque hace que el movimiento se dirija hacia él,

lo cual significa que el movimiento de un sis-tema es atraído hacia un estado final, denomi-nado atractor. Es muy probable que todos losmovimientos caóticos de los sistemas poseansu atractor, pero resulta extremadamentecomplejo determinarlo desde el punto de vistamatemático. Como ejemplo de atractor del or-ganismo humano para contraer algunas en-fermedades no infecciosas se puede citar algenoma; y de otros casos, el modo de vida delindividuo, incluida su proyección mental.

La estructura disipativa permanece alejadadel equilibrio mediante una serie de bifurcacio-nes. En esos puntos pueden producirse es-pontáneamente estados de orden, 6 en el sen-tido de la probabilidad de los estados en quese encuentra el sistema, aunque la entropíatotal de este último continúe aumentando, locual no significa un incremento en desorden,sino que los estados de orden y desordenconvergen en una danza de creación simultá-nea, conocida como intermitencia, donde elcaos se deriva del orden y viceversa, y lo sim-ple alterna con lo complejo. 3

Desde el punto de vista filosófico, el con-cepto de complejidad surge cuando se em-pieza a disponer de las técnicas matemáticas

necesarias para discernir el comportamientode los sistemas, que marcan su trascendenciaepistemológica. Así, comienza a emergerdesde los años 70 un novedoso paradigmacientífico que aborda el comportamiento sis-témico como una realidad universal compleja,pero inevitable de asumir si se aspira a com-prender la magnitud de los fenómenos univer-sales, partiendo de una nueva dimensión parasu estudio, más allá del marco cartesiano.

• Irreversibilidad y redes energéticas

El químico y físico ruso Ilya Prigogine,Premio Nobel de Química en 1977 y profesorde la Universidad Libre de Bruselas (Bélgica),se percató en la década de los 70 de la im-portancia que revestían las pérdidas por disi-pación en los sistemas alejados del equilibrio,al definir estas la irreversibilidad de los pro-cesos que ocurren en dichos sistemas. 5 Lairreversibilidad se convierte entonces en “elmecanismo que extrae orden del caos”, 2 se-gún palabras del propio científico. Los proce-sos irreversibles de retroalimentación positivaen los sistemas químicos alejados del equili-


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brio combinan 2 mecanismos diferentes: lasreacciones químicas y el flujo de moléculaspor gradiente de concentración. Las ecuacio-

nes que describen tales procesos, se conocencomo ecuaciones de reacción – difusión.Un caso clásico de proceso irreversible

que fundamenta a la vida misma, son las reac-ciones químicas de un tipo especial, identifi-cadas como bucles catalíticos, puesto que nohabrá inestabilidad química simplemente por-que el sistema esté alejado del equilibrio, sinoque esta se produce por medio de una reite-rada retroalimentación autoamplificadora, quese origina en tales reacciones y es capaz dellevar al sistema químico a situaciones de in-estabilidad que le confieren mayor complejidada su organización en los sucesivos puntos debifurcación, al aumentar sustancialmente lacantidad de energía consumida y a su vez di-sipada. Es así que se convierte en una nuevaestructura en cuanto a orden (estructura disi-pativa), por lo que la relación entre incrementode la entropía y orden creciente, aparente-mente contradictorias (son características bá-sicas de los sistemas vivos), se resuelve sa-tisfactoriamente con la definición de estructuradisipativa realizada por Prigogine. 2

En las nuevas ciencias de la complejidad,la asociación que hacía la física clásica encuanto a que solo el equilibrio engendraba el

orden, es rota de forma crucial al asociarse elno equilibrio al orden.

Desde el punto de vista orgánico, las redesenergéticas son el resultado de la organizaciónde millones de pares electrónicos y portadoresde carga positivos, que estructuran un patrónde organización estable. Las fluctuacionescontinuas, alejadas del equilibrio en las bifur-caciones, y la reiteración de bucles de retroa-limentación como iteraciones repetidas en lasecuaciones, hacen que un mínimo error poruna aproximación en los cálculos, redunde enla aparición de una gran incertidumbre; y am-

bas situaciones conducen a que sea imposi-ble predecir la conducta de tal sistema.El comportamiento caótico es una caracte-

rística intrínseca de las estructuras disipativas.Ninguno de nosotros sabe cuánto nos afectarámañana el viento que nos golpea hoy suave-mente en la cara, si en el momento de ocurrir-nos esto nos encontramos fuera de la estabili-dad; es decir, en el punto crítico de estabilidad.La conducta caótica impredecible de las es-tructuras disipativas libera la potencialidad denuestro organismo de desarrollo frente a lasnoxas patógenas y es además responsable de

la evolución de este, pues si en la bifurcaciónse vuelve a alcanzar la estabilidad, debido aque la agresión quedó dentro de los límites

instantáneos permisibles de tolerancia delsistema -- lo cual depende, como ya hemosdicho, de las condiciones imperantes cuandose instaló --, se desencadenarán mecanismosy procesos tales que desarrollarán nuevas es-tructuras en este bajo un nuevo orden.

En el punto de bifurcación, la estructuradisipativa puede destruirse o pasar a uno o va-rios nuevos estados de orden; pero el caminoque tomará entonces, dependerá del estadoanterior a la aparición del punto crítico y de lagestación misma del umbral de estabilidad porel intercambio, o sea, de la cantidad de ener-gía de la perturbación. Aquí la sensibilidad esextrema a los ruidos provenientes del entorno,que se manifiestan como pequeñas fluctuacio-nes aleatorias y determinan la conducta a se-guir por el sistema en su propia autoorganiza-ción. Es por ello que en los sistemas vivosexiste la interrelación permanente entre losantecedentes previos de desarrollo del sistemay su propia estructura. El médico conoce, porsu experiencia clínica, que la evolución de lasenfermedades tiene mucho que ver con losprecedentes patológicos a la aparición de losprimeros síntomas.

En la nueva perspectiva, donde se incluyen

autoorganización, sensibilidad mínima a loscambios, historia anterior, creatividad y ordencreciente en complejidad, se manifiestan algu-nas de las características de los sistemas vi-vos en los alejados del equilibrio; pero no esmenos cierto que la capacidad de autoorgani-zación de estos reviste matices complejos,porque define una estructura estable, cuya redde componentes posee la potencialidad deautorréplica y producción continua de los ele-mentos de la propia red.

La necesidad de aire, agua e ingredientessólidos en el ser humano forma parte del inter-

cambio implícito que delimita los patrones deautoorganización de este; así, mientras unacantidad dada de flujo de materia y energíadetermina un patrón de organización estable,otros volúmenes marcarán la diferencia, elsistema saldrá de la estabilidad y engendraráun patrón diferente, que implicará su evoluciónhacia un nuevo estado estable o a la destruc-ción. Por tal razón se le adjudica tanta impor-tancia a la respiración misma en las culturasorientales, puesto que la entrada del aire nosolo representa la adquisición del oxígeno queserá utilizado por el organismo, sino que al


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inspirar desencadenamos un gradiente haciael exterior de las corrientes de portadores decargas, pues los propios cambios mecánicos

desencadenan ondas que afectan la red y, porende, la estructura orgánica; al espirar ocurreel mismo fenómeno físico, pero en sentido in-verso, de manera que propicia una condiciónvirtual de entrada de corrientes de portadoresde cargas.

Cada situación de intercambio engendraun patrón propio en la red y, de igual modo, laingestión de alimentos determinará una es-tructura (corporeización física del patrón deorganización) concreta de la organización delsistema vivo; así, comidas más sanas promo-verán la estabilidad y alimentos insanos favo-recerán lo contrario, pues los cambios en lared y la estructura del organismo dependeráncada vez más de las condiciones iniciales enque ocurre el intercambio.

Un proceso similar aparece en las inmedia-ciones de la membrana celular, donde se ori-gina inicialmente la estructura de la red bioló-gica del organismo. Debido a interaccionesentre los portadores de cargas negativa -- fun-damentalmente de los electrones libres -- ypositiva, respectivamente, además de los in-tercambios en membrana se presentan pe-queños movimientos (oscilaciones) que termi-nan constituyendo ondas para cada tipo de

portador, de forma muy similar a la génesis delfonón (unidad quántica de energía vibracionalen los cristales, producida por las ondas térmi-cas y cortas de sonido en el sólido), pero enun medio diferente y con otros matices. El su-ministro continuo de energía y materia desdeel medio exterior provoca movimientos ener-géticos organizados por el sistema, al devenircada célula una estructura disipativa, que enconjunto forman la red y cuya organización esel resultado de las inestabilidades a que se vesometida cada una de ellas por el intercambiocontinuo.

Dado que en la naturaleza todo está inter-conectado y el proceso de medición, el obser-vador y lo observado constituyen un todoúnico, se impone trascender la búsqueda de laindividualidad y asumir al sistema como untodo cualitativo, en pos de las relaciones queconforman el patrón de organización de este,es decir, sus funciones sistémicas.

Las funciones sistémicas que le confierenlas cualidades del todo al sistema, se escon-den y gestan en cada una de las interconexio-nes y relaciones de los elementos entre sí; ycuando estas se pierden, es preciso restituir

las condiciones conducentes a que el sistemaretome en su dinámica a la estabilidad e inter-acciones de la red, lo cual significa restablecer

al todo sistémico (patrón de organización) de-ntro de parámetros que propicien su retorno ala dinámica estable. Es obvio que si logramosconducir al sistema a una bifurcación dondereaparezca la dinámica estable de la red, en-tonces automáticamente esta influirá sobre laestructura disipativa (aquí vemos que, en elsistema, el vínculo fuerte entre estructura ypatrón de organización lo constituye el inter-cambio de materia y energía, de modo que ladinámica sistémica dependerá enteramente deeste flujo).

Esa relación entre estructura y patrón deorganización es el principio de todas las tera-pias, incluidas las de imposición de manos: pretender cambiar por diferentes vías el flujoque se intercambia, pues en estas el campoenergético de la mano influye sobre el inter-cambio de la red y puede o no desviar el es-tado de ella hacia una inestabilidad, en de-pendencia de la cantidad de energía portadapor el campo de la mano del terapeuta, a partirde la cual se desencadenarán en el sistemaciertos cambios hasta retomar o no a un es-tado estable. Si la imposición es efectiva y losniveles de intercambio varían bruscamente,pueden observarse en los pacientes reaccio-

nes vagales fuertes, que se corresponden conlos nuevos estados de inestabilidad por losque transcurre el sistema hacia un nuevo or-den estructural y de la red. Estas reaccionesduran intervalos distintos en cada paciente, endependencia del grado de sensibilidad a lascondiciones iniciales de cada cual; o sea, delestado del sistema, que a su vez dependerátotalmente del estado inicial antes de la impo-sición, además de la cantidad de energía porinstante de tiempo (potencia energética) queentrega el terapeuta.

Lógicamente, en el estado inicial resulta

muy importante para cualquier tratamiento quese aplique, el grado de aceptación conscientede la actividad en la cual se verá inmersa lapersona afectada, dado que la mente es unafunción sistémica e influye notablemente sobreel estado de la red; por ello, asumir responsa-blemente el plan terapéutico puede garantizarmejorías espectaculares, en menor gradocuando se cumple a medias e incluso ser nuloel resultado cuando no se confía en la eficaciade las medidas prescritas y, por supuesto, seincumplen de una manera u otra.


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Conviene señalar que va ampliándose elnúmero de autores que, al igual que nosotros,han mostrado un interés particular por este

asunto.

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CONCLUSIONES

Sobre la base de las nuevas perspectivassistémicas y en especial de las teorías de lossistemas no lineales y del caos, respectiva-

mente, es posible discernir la relación indiso-luble entre estructura (soma) y patrón de orga-nización del sistema (red biológica) a partir del

intercambio de materia y energía, que lo con-vierte en un sistema abierto, con las caracte-rísticas de estructura disipativa durante las in-estabilidades, a lo cual responden todos losseres vivos y constituyen el fundamento delorigen, evolución y desarrollo de la vida ennuestro planeta.

ABSTRACT

The Alive Systems and the Complexities Sciences. Relationship Between Soma and BiologicalNet

The first complexity science that came closer to life as a universal phenomenon was theclassic thermodynamic, but it could not explain completely the phenomena associated to lifeitself, due to the lineal character of its mathematical structure that could not describe thesystems far from the thermodynamic balance, (the latter considered the first greatcharacteristic of the alive organisms as systems); the most that such a science could clarifywere those processes defined by weak flows near to balance, in which the thermodynamicsystem reached an stationary state with a generation of minimum entropy (measurement of thesystem disorder) that kept it very close to balance.

Subject headings: NONLYNEAR DYNAMICS; FRACTALS; CHAOS THEORYLimit: HUMAN

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Dra. Andrea O. Fariñas Salas Facultad de Medicina No.1, Instituto Superior de Ciencias Médicas Avenida de las Américas s/n entre Calle I y Calle E, Reparto Fomento, Santiago de Cuba


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CÓMO CITAR ESTE ARTÍCULO

Pichín Quesada M de J, Fariñas Salas AO, Miyares Quintana SM Los sistemas vivos y las ciencias delas complejidades. Relación entre soma y red biológica [artículo en línea]. MEDISAN 2004;8(3). [consulta: fecha de acceso].

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