La información en la evolución.

Guillermo Agudelo Murguía

 

Antecedente: De Einstein a Teilhard de Chardin

 

Teilhard de Chardin será sujeto de debate por décadas si no por siglos, Él será recordado por haber contribuido no sólo al avance de la ciencia, sino por haber iluminado la teología.

 Por supuesto la humanidad tiene una profunda deuda a su fibra moral y su integridad intelectual. Teilhard fue un gran científico y un noble pensador que pese a las adversidades tuvo el coraje de intentar una síntesis de hechos conceptos y creencias. Consecuentemente sus horizontes estuvieron mucho más altos y más allá en ciencia, filosofía y teología que la mayoría de sus contemporáneos.

Yo me atrevería a decir que sus horizontes, por lo menos en la ciencia que es el tema que esta noche me ocupa, siguen estando muy lejos de la mayoría de los científicos.

Para hablar del pensamiento científico de Teilhard de Chardin tenemos que mencionar a Einstein, pues Teilhard se basó en la teoría de la Relatividad, para desarrollar su evolución cósmica. Lo cual se puede ver en la siguiente cita de El fenómeno humano

Esencialmente, el cambio aportado en nuestra experiencia por lo que llamaremos el espacio-tiempo consiste precisamente en que todo lo que habíamos considerado y tratado como si fueran puntos en nuestras construcciones cosmológicas se convierten en la sección instantánea de fibras temporales. Cada elemento de las cosas se prolonga actualmente hacia atrás y tiende a continuarse hacia delante, de tal manera que la inmensidad espacial no es más que el fragmento “en el tiempo” de un tronco cuyas raíces se sumergen en el pasado y cuyas ramas ascienden hacia algún lugar dentro de un porvenir a primera vista ilimitado. Dentro de esta nueva perspectiva, el mundo se nos aparece como una masa en vías de transformación. (Los primeros esbozos de su evolución cósmica)

Enlazando la perspectiva de Teilhard de Chardin con la de Einstein, extendemos nuestro conocimiento del universo al abarcar en sus dos perspectivas, el cuadro espacio-tiempo que Einstein dibujó, con la trama de Información y materia-energía que dentro de él se mueven por un proceso evolutivo de complejificación ascendente. La perspectiva de Einstein trata con las leyes que rigen la materia-energía y sus interacciones entre sí y con el Espacio-tiempo. La perspectiva teilhardiana trata con el proceso general evolutivo de complejificación que se da en el espacio-tiempo bajo los principios y leyes que rigen los sistemas dinámicos no lineales (Caos). Se podría derivar de la visión de estos dos científicos que el Alfa físico de las cosas evoluciona hacia su Omega metafísico. Estas dos visiones conforman una sola gran historia, la de la génesis de nuestro universo espacio-temporal, desde antes de las primeras síntesis de los átomos y los elementos, hasta el hombre y la estructuración social de la humanidad. Y más allá, hasta el final material del universo.

      En Teilhard de Chardin se dan no sólo la multiplicidad de los datos analíticos de las diversas ciencias que se integran en una unidad sintética, sino que convergen tres teorías científicas de carácter general, la física cuántica, la relatividad y la evolución, sintetizadas en un nuevo paradigma que contiene la Información (mensajes de las leyes de la naturaleza) como directriz, y la máxima complejidad como meta en la evolución cósmica. Así, se rehace la unidad de las cosas, no sólo a partir de elementos desarticulados de los conocimientos analíticos, sino también de las tres grandes teorías sintéticas, que dejan de presentarse uni-disciplinariamente para convertirse en una interdisciplina.

Se logra, siguiendo a Teilhard de Chardin, establecer un orden de causa-efecto en el que lo lineal se considera dentro de una serie de procesos no-lineales, para descubrir entre los elementos del universo principios y eventualmente leyes experimentales de recurrencia que precisen su aparición sucesiva y sumativa en el espacio y el tiempo, constituyéndose así en el antecedente obligado de la ciencia del caos. Para nosotros su principio de "la complejidad y la conciencia”, en unión con la segunda ley de la termodinámica, conducirá a la sistematización de las leyes emergentes a través del proceso evolutivo.

      El intento de "rehacer la unidad de las cosas" y esclarecer el mundo en su totalidad no es para la ciencia actual de su incumbencia. Sin embargo, debería serlo porque el reduccionismo sin síntesis conduce a la confusión El ser humano ha construido una serie sucesiva de "cosmovisiones" que la ciencia moderna ha ido destruyendo una tras otra para imponer nuevas "cosmovisiones". Construir una nueva es rehacer lo que la ciencia ha deshecho, más aún, lo que inevitablemente un día ha de volver a deshacer. Sin embargo, ambos movimientos, el análisis crítico y la síntesis audaz, el desarmar lo construido y el construir para el futuro, el separar lo unido y el unir lo separado, forman parte de la misión esencial de la naturaleza y de la ciencia.

El ser humano no debe contentarse con la exactitud en los detalles. Debe también conocer su relación dialéctica, su contexto, con todos los sistemas que pueblan no sólo su medio ambiente inmediato sino también con los que integran el universo. Pero este saber no debe dejar de lado los datos de la ciencia. De ahí la importancia del esfuerzo de Teilhard de Chardin, que devuelve al hombre moderno la perdida imagen unitaria del mundo, aunque desde el punto de vista de la ciencia positivista su visión haya sido muy poco valorada.

La visión teilhardiana apunta a un proceso cósmico complejo del sistema. Introduce un elemento director en tal proceso, la Información básica que Teilhard llamó energía “radial”.

Teilhard de Chardin basó sus investigaciones en el análisis riguroso de la evolución de las formas, extrapolando inductivamente este proceso al universo entero. En su intento tuvo que introducir intuitivamente varios principios que han sido corroborados por las ciencias emergentes, caos, complejidad, sincronía, auto-organización en los estados críticos etc. Teilhard de Chardin observó que la evolución tiende siempre a asociar los elementos materiales en conjuntos cada vez más complejos y mejor estructurados, de modo que contengan una creciente cantidad de Información. Pero la ley primaria de la Información y la complejidad que decreta la tendencia a la unión no se detiene en el ser humano, se continúa en la estructuración social de la Humanidad. Y se convierte en la ley primordial de universo, la ley de la Complejidad y la Conciencia

 

Lo que nos ha inspirado para actuar:

La visión de Teilhard de Chardin

 

Se podría decir que en este momento, como en tiempo de Galileo lo más necesario para comprender la convergencia del universo, es una nueva manera de contemplar y aceptar los hechos. Una nueva manera de ver, ligada a una nueva manera de actuar: he aquí lo que nos hace falta. Para nosotros se trata de tomar posición y de ponernos a la obra de prisa y enseguida. (La convergencia del Universo, 23 de julio de 1951).

Y sobre el peligro que acecha a la humanidad, a la que hay que alertar:

Cuanto más crece nuestro poder para manipular la materia inerte y viva, más, y en las mismas proporciones, debe agrandarse nuestro ansioso cuidado de no falsear, ni violentar ningún elemento de la conciencia refleja a nuestro alrededor (El rebote humano de la evolución y sus consecuencias (23 de septiembre de 1947)

Y él se refiere aquí a la conciencia refleja como las leyes de la naturaleza, de las cuales nos dejó varias y quizá la más importante. Hagamos un breve recuento.

 

Del fenómeno humano

 

1. Cuanto más figuramos y pulverizamos artificialmente la materia, tanto más deja ver ante nosotros su fundamental unidad (55)… como si la trama se resolviera en una simple y única forma de sustancia. (Anticipando las grandes teorías unificadas, como las supercuerdas o supersimetría) Fig. 1-A

2. Simplemente adicionados o yuxtapuestos los átomos no constituyen la materia. Los engloba y los cementa una entidad con la que choca nuestro espíritu, pero a la que finalmente se ve forzado a ceder. (56) (Comentario Si tomo unas bolas de billar y las junto, no obtengo nada nuevo, hacen falta  las fuerzas, que transmiten la información básica entre sistemas y determina su comportamiento, los integran, concediendo a cada grupo emergente propiedades distintas) Figs. 1-B, 1-C

3. Dentro de órdenes de magnitud (de complejidad) diversos, la materia nunca se repite en sus combinaciones… Tejida en una sola pieza, siguiendo un solo y mismo procedimiento, pero que de un punto a otro nunca se repite (en el tiempo), la trama del universo corresponde a un solo modelo: constituye estructuralmente un Todo.

 

La fractalidad

4.- A su manera, la materia obedece desde el origen a la gran ley biológica de la complejidad y la conciencia.  (Una ley que en inicio del universo puede llamarse Ley de la complejidad y la información)

5.- Los astros (estrellas y planetas) son los laboratorios en donde se prosigue, en la dirección de las grandes moléculas, la evolución de la materia.

6.- La aparente restricción del fenómeno de la conciencia a las formas superiores de vida ha servido, durante mucho tiempo, de pretexto a la ciencia para eliminarla de sus construcciones del universo. Con el objeto de desembarazarse de ella se ha clasificado de rara excepción, función aberrante, ilusión, epifenómeno.

Una anomalía natural no es más que la exageración, hasta hacerse sensible, de una propiedad que está extendida por todas partes en un estado de inaccesibilidad.

La conciencia aparece con evidencia en el hombre (en los animales superiores) y por lo tanto debe tener prolongaciones espaciales y temporales indefinidas. El universo se inicia con energía radial, noética, de la cual se deriva la materia.

7. Considerada en su nivel más bajo, la materia original es algo más que ese hormigueo de partículas tan maravillosamente analizado por la física moderna. Siempre haciendo énfasis en que un elemento falta en las construcciones de la ciencia

8. La complejidad de la conciencia es directamente proporcional al orden de la estructura que la contiene. (Ley de la Complejidad y la conciencia)

9. La energía material y la energía “radial”, (noética), se sostienen y se prolongan una a otra por medio de algo (La información básica, los mensajes de la leyes fundamentales). Debe estar actuando en el universo una única energía.

10. ¿Cómo incorporar el pensamiento al flujo orgánico del espacio-tiempo sin sentirnos forzados a reconocerle un primer lugar en el proceso? ¿Cómo imaginar una cosmogénesis extendida a la conciencia sin que podamos evitar hallarnos de golpe frente a la Noogénesis.?

El pensamiento no es parte de la evolución como una anomalía o un epifenómeno, sino que en la evolución, la marcha hacia el pensamiento es reductible e identificable (desde el Big Bang) y el movimiento mismo de nuestra conciencia puede expresar y medir sus progresos en la evolución. Según Julian Huxley: “El hombre descubre que su propia conciencia no es otra cosa que la evolución conciente de si misma.”

11. La síntesis hace que nos demos cuenta de que en la molécula existe decididamente algo más que en el átomo; en la célula más que en la molécula; en lo social, más que en lo individual; en la construcción matemática más que en los cálculos y los teoremas…Algo verdaderamente irreductible a los elementos aislados emerge en cada grado ulterior de combinación hacia un orden nuevo, y esto tendemos a admitirlo; por este camino, la conciencia, la vida y el pensamiento están, en la actualidad, muy cerca de adquirir su derecho de existencia científica. Este “algo más es la información básica, los mensajes de las leyes de la naturaleza que son los enlaces de los sistemas que se integran para evolucionar. Es por no considerar esto que es un una frase común equivocada el decir que el todo es más que la suma de las partes. Para que la suma sea correcta deben incluirse los enlaces como información básica y la energía que la contiene.

12. Ninguna noción nos es tan familiar como la de energía espiritual. (radial). Y, sin embargo, ninguna nos resulta científicamente tan oscura como ella. Curioso que ahora la que parece ser la energía “radial” le llamen los físicos “energía oscura”.

13. Gracias al conocimiento de las hormonas ¿No estamos ya en vísperas de meter mano en el desarrollo de nuestro propio cuerpo, o incluso en el mismo cerebro. Gracias al descubrimiento de los genes? ¿No vamos pronto a controlar el mecanismo mismo de las herencias orgánicas. Y gracias a la síntesis inminente de los albuminoides? ¿no vamos a ser capaces algún día de provocar aquello que la Tierra, abandonada hoy a sí misma, no parece ya realizar: una nueva oleada de organismos, una neovida construida artificialmente?.

Aunque nos parece muy válida esta afirmación tenemos que ser muy cuidadosos, pues si la complejidad es la meta de la evolución, cada especie anterior que eliminemos limita las posibilidades del futuro.

14. Nos atrevemos a vanagloriamos de ser una edad de la ciencia. Y hasta cierto punto, si sólo queremos hablar de una aurora en contraste de la noche que la precede, podemos decir que es verdad. Algo muy enorme nació en el universo gracias a nuestros descubrimientos y nuestros métodos de búsqueda. Algo que, estoy convencido de ello, no se detendrá jamás. Pero si es verdad que exaltamos la investigación y si nos aprovechamos de ella ¡con qué mezquindad de espíritu y de medios y con qué desorden estamos todavía investigando.

Aquí no tengo nada que agregar. Esto es tan actual como en la época en que Teilhard lo escribió.

 

La información en la evolución

Introducción

Se presenta un modelo de evolución basado en la visión de Teilhard de Chardin, en recientes descubrimientos cosmológicos y en la nueva teoría de la Información. El modelo intenta explicar el origen, funcionamiento e interacción de las energías “tangencial” y “radial” propuestas por Teilhard de Chardin. La energía tangencial es la que constituye la materia y las fuerzas que interactúan con ellas (gravedad, electromagnetismo, nuclear fuerte y nuclear débil). Esta energía procesa la información a gran velocidad pero tiene relativamente poca capacidad de memoria. La energía radial, que llamaremos en este ensayo “noética”, y se considera la posibilidad de que sea la energía que los cosmólogos llaman energía oscura. Esta energía procesa la información lentamente pero tiene una gran capacidad de memoria, transporta los mensajes de las leyes de la naturaleza, entre ellas la propuesta por Teilhard de Chardin que marca el incremento de la complejidad en la evolución y, en procesos cuánticos, ordena la información.

 

Es probable que estemos siendo testigos de un nuevo enfoque para la comprensión de cómo la Información ha evolucionado desde lo cuántico hasta lo biológico. Este trabajo intenta responder algunas de las interrogantes que han abierto las teorías emergentes y los recientes descubrimientos en las ciencias de la información cuántica y biológica.

La Información es el componente menospreciado o subentendido en casi todas las áreas de la ciencia hegemónica. La información forma todos los sistemas, así como los enlaces, fuerzas, que los unen. Tanto la información cuántica como la información biológica trabajan con base en cadenas de elementos que al combinarse forman mensajes que son transmitidos mediante estructuras materiales y noéticas.

La tesis que sostenemos que la Información es la base de la evolución del universo no es nueva. En el libro The Mind and the Brain, se afirma que de acuerdo con la visión de la ciencia hegemónica, que estudia de la parte al todo, tanto los legos como los científicos consideran que el mundo está construido por diminutos fragmentos de materia. Para ellos, esta visión es incorrecta. Ya en 1930, el matemático húngaro John von Neumann desarrolló una versión de la teoría cuántica, en la que postula que “el mundo no esta construido por fragmentos de materia sino por fragmentos de conocimiento…” Sin embargo, esta idea se perdió rápidamente cuando el materialismo triunfó, el cual ha sido incapaz de explicar cómo emerge la Información, a pesar de haberse impuesto.

La relatividad y la teoría cuántica fueron los primeros pasos de una revolución que a principios del siglo XXI permanece inacabada. Para completar esta revolución, para cambiar un paradigma que se remonta a Newton en la física y a Darwin en lo biológico y social, se debe encontrar un nuevo paradigma que una las visiones obtenidas de la física cuántica y la relatividad. Pero que también acepte las ciencias emergentes que han mostrado ser las que estudian las leyes que controlan la evolución cósmica, es decir la evolución de lo inorgánico y de lo orgánico.

La nueva teoría debe ser una teoría de cómo la Información ha evolucionado desde la física cuántica, la relatividad, la cosmología, la vida, el ser humano y las sociedades, debe ayudarnos a zanjar el asunto de si el universo está destinado a producir la emergencia de estructuras materiales y cognitivas cada vez más complejas o si nuestra existencia es solamente una consecuencia de un ilimitado número de accidentes afortunados. También deberá responder a preguntas cómo, si el universo tuvo su primer momento en el Big Bang o éste sólo fue una transición de un universo que ya existía. Por otro lado, esta necesidad por completar la teoría debe ser extensiva no sólo a todas las ciencias sino a las bases filosóficas que les dan origen.

 

Definiciones

Tomando en cuenta la necesidad de resumir y que toda definición es incompleta, para efectos de esta propuesta se dan las siguientes.

1. Información es el elemento físico que con la materia y la energía constituye la triada fundamental de la evolución del universo que se da en el espacio-tiempo.  Ésta toma dos formas básicas, Información material e información que llamaremos noética, que es la que contiene la energía oscura. Ambas formas se manifiestan en:

1.1 Información básica (Ib), instrucciones suficientes para que elementos o sistemas cumplan con sus funciones. Requiere de un medio para transmitirse y este es energía o materia. Es función esencial en todo sistema y proceso.

1.2 Información procesada (Ip), respuesta que dan los sistemas a la Ib.

2. Complejidad, propiedad intrínseca de los sistemas.

– Está en relación directa con la cantidad, la diversificación y la interacción de los elementos que integran los sistemas y

– Su incremento se da de acuerdo con una ecuación no lineal y en eventos neguentrópicos.

– Es un continuo, por lo que no tiene opuesto.

3. Evolución, proceso base del universo.

·    Su meta es alcanzar la complejidad máxima del universo basándose en la economía de las formas para contener Información.

·    Se inicia con el Qubit, sistema básico del universo.

·    Se da con base en la integración de sistemas.

·    Tiene un componente con el cual se confunde, la adaptación.

4. Energía noética, “radial” u obscura. Se propone noética porque se refiere a la visión pensante, al pensamiento inmediato, a la captación directa mediante el pensamiento, noética designa una aprehensión directa que capta de manera inmediata el ser de lo captado. Parménides afirmó que es lo mismo el pensar y el ser. Energía noética porque es lo mental del universo, la que interviene en la formación de las leyes emergentes que mediante sus mensajes dirigen de manera no determinista, la evolución cósmica.

 

Leyes fundamentales

Muchos físicos creen que la existencia de la auto-organización depende de las leyes fundamentales.  Pero ¿Por qué el universo está gobernado específicamente por un cierto grupo de leyes? La respuesta a esta pregunta puede estar relacionada con el objetivo del universo. Las leyes fundamentales deben estar ligadas al espacio, el tiempo, el movimiento y por supuesto se manifiestan en sus mensajes  (información básica (Ib))

De manera enunciativa, pero no limitativa, se pueden considerar tres principios fundamentales para la evolución del universo.

a. Ley de la Complejidad y la Información. Principio constructivo

b. Segunda Ley de la termodinámica. Principio destructivo

c. Ley de la conservación de la energía.

 

Información Cuántica

1. La Información cuántica nos dice que reglas simples dan origen a comportamientos complejos. Desde hace 70 años se conocen las reglas de la mecánica cuántica, pero apenas se están aprendiendo los principios de alto nivel necesarios para entender la Información cuántica y formalizar los principios que la rigen. Actualmente, todo se enfoca a aplicaciones tecnológicas utilitarias, desde “teletransportación”, claves criptográficas, hasta algoritmos para futuras computadoras mecánico-cuánticas, aunque esta tecnología no nos acerca a la comprensión de la Información cuántica. En este trabajo vamos a dar una breve mirada a las investigaciones sobre la información cuántica que tratan de entenderla en su significado más profundo.

Una visión profunda de la teoría de la información cuántica nos permite apreciar que el universo procesa información con dos tipos de componentes:

·    La materia, altamente dinámica y actúa como un procesador paralelo de alta velocidad, aproximadamente 1014 hertz y una memoria de 1092 bits.

·    La energía oscura que llamamos aquí noética y que parece casi estática, actúa como un procesador serial de baja velocidad, menor a 10-18 hertz y con una gran memoria 10123 bits.

Juntos estos componentes han realizado todas las operaciones señaladas por las leyes de la física, así como por las leyes que de éstas se derivan. Sin embargo se hace notar que este procesador de información ha evolucionado, pues su complejidad ha aumentado a partir del Big Bang en proporción inversa a su temperatura. La materia, ahora altamente dinámica era un procesador lento, pues se requería de mucha más energía para transportar los bits de información.

La evolución cósmica, de la que la evolución biológica forma parte, se da con base en la integración de sistemas. Esta integración es de dos tipos. La material, en los sistemas físicos, donde los elementos de unión son fuerzas (energía) que transportan los mensajes y la integración cuántica de la energía oscura en los sistemas noéticos

 

La Información y los agujeros negros

Para los físicos que analizan el universo en términos de bits y qubits, todos los sistemas físicos son procesadores de información, desde una roca hasta la bomba atómica o las galaxias. Las partículas elementales almacenan bits de datos, y cada vez que esas partículas interactúan esos bits se transforman. Han aplicado esta manera de entender la naturaleza profunda de las cosas a la cosmología, la física de partículas, la escala fina de la estructura del espacio-tiempo, la naturaleza de los agujeros negros, al comportamiento de la energía obscura cósmica, las leyes extremas de la física. Por el solo hecho de existir todos los sistemas físicos almacenan información, desarrollándose dinámicamente en el tiempo procesan esa información.

La información cuántica es central en el estudio de los agujeros negros, estructuras predichas por la teoría de la relatividad.

·    ¿Existe una estructura atómica en la geometría del espacio tiempo? De esta forma ¿la entropía del agujero negro pueda ser entendida en exactamente la misma forma que la entropía de la materia: como una medida de la Información del movimiento de los átomos?

·    Cuando se entienda la estructura atómica de la geometría ¿se hará obvio el porqué el área de un horizonte es proporcional a la cantidad de Información que esconde?

La respuesta a las interrogantes que el conocido físico Lee Smolin plantea es desde nuestro enfoque un rotundo sí. La estructura de un agujero negro, en general del espacio, está dictada por la Información que la materia le transmite y a su vez el movimiento de la materia se rige por la Información que el espacio-tiempo le proporciona. Por lo que la Información subyace en la materia y en el espacio-tiempo.

El universo es discreto, no existen elementos continuos en él. Esto nos indica que en ese volumen no puede haber más Información que el límite que estamos discutiendo, que es una cantidad finita por unidad de área de la frontera. Si esto es así, entonces ninguna región puede contener más que una cantidad finita de Información. Si el universo fuera continuo, entonces cada volumen de espacio contendría una infinita cantidad de Información. En un universo continuo se necesita una cantidad infinita de Información para especificar la posición aun de un solo electrón. Esto es porque la posición está dada por un número real y la mayoría de los números reales requieren un infinito número de dígitos para describirlos. Si escribimos su expansión decimal, se requiere un infinito número de lugares decimales para escribir el número.

En la fig. 1 se muestra la conceptuación clásica de la información en la frontera de un agujero y en la fig. 2 la conceptuación del espacio fuera del agujero negro. En ambas se aprecia que la estructura del espacio está formada por bits (1, 0)

 

El Qubit

De acuerdo con investigadores de la Información cuántica, la tendencia es considerar que el universo está constituido por un sistema elemental llamado Qubit. El cual es como un tetraedro cuya menor dimensión es la longitud de Planck (10-33cm.) Un Qubit es el sistema formado por una decisión binaria (1, 0) más la energía necesaria para contenerlo. Así es como un bit de información está asociado siempre con el quanto elemental de energía. Los Qubits son los ladrillos noéticos y materiales del universo. De ellos se formarían las cuerdas, que a su vez formarían las partículas elementales, que aparentemente también constituyen el espacio-tiempo. Por lo tanto tiempo-espacio-materia/energía-Información son los elementos inseparables que constituyen el universo.

Al igual que el bit, el Qubit, como mínima unidad de información, tiene dos valores probables el 1 (uno/si/encendido) y el 0 (cero/no/apagado). A diferencia del bit, el valor del Qubit puede o no ser absoluto. En tanto que el bit tiene como valor 1 ó 0, el Qubit está definido como la superposición cuántica de 1 y 0. Un Qubit esta conformado por cuatro áreas de Planck. Éstas sí son equivalentes en términos de representación a un bit, es decir tienen dos valores posibles y sólo dos modos de representación el uno o el cero.

¿Cuáles son los grados de complejidad fundamentales? Los átomos se componen de electrones y núcleos, los núcleos de protones y neutrones, y éstos de quarks. Muchos consideran hoy en día que los electrones y los quarks son excitaciones de supercuerdas, las cuales, nosotros proponemos, están formadas por Qubits, en este caso serían, hasta este momento, los entes más fundamentales. Entonces, la respuesta a la pregunta es: el grado mínimo de complejidad del sistema elemental del universo, el qubit, o sea la probabilidad del bit inseparable de la energía que lo transporta.

 

Las 2 energías

Teilhard de Chardin propuso dos energías que se complementan, la conocida por los físicos y la que él llama “radial”, para nosotros noética, que transporta Información básica, Ib. Esta energía es probablemente la energía oscura del universo. Como ya se dijo, la complejidad de los sistemas es directamente proporcional a su Información e inversamente proporcional a la temperatura. Es así que en el Big Bang se requería gran cantidad de energía para transportar un bit. Progresivamente, al disminuir la temperatura, la cantidad de energía requerida para transportar información disminuyó en la misma proporción. Actualmente se considera que la Información requiere de una mínima cantidad de energía noética para trasmitirse.

La energía-materia evoluciona hacia estructuras cada vez más complejas debido a la intima relación dialéctica determinada por la energía-información, pero no sólo por la que proviene del agente inmediato sino por toda la energía-información del contexto. Este proceso se repite en todos los niveles de la evolución en una espiral en la cual la retroalimentación de la relación dialéctica entre ambas energías se da no sólo en forma sincrónica sino también diacrónica. Son tan importantes los elementos que en ese momento concurren como las historias que cada una de las energías contiene.

Sin embargo, los sistemas materiales no pueden seguir aceptando información indefinidamente, es decir, su complejidad sólo puede llegar hasta cierto grado. Cuando los sistemas materiales han alcanzado ese punto, su energía materia es afectada en mayor grado por la 2ª ley de la termodinámica, la cual determina que las estructuras materiales tienden a la máxima entropía. En tanto que las estructuras noéticas no son afectadas por esta ley, ya que persisten en su tendencia al orden, a la complejidad. Esto se debe a que estas estructuras noéticas se siguen beneficiando con la información liberada por las estructuras materiales en sus procesos entrópicos. Es por esto que, inclusive, el agujero negro destruye la materia en su totalidad, en una síntesis final de ambos sistemas, materiales y noéticos, pero es capaz de procesar, ordenar y, eventualmente, liberar la información hacia una nueva espiral evolutiva.

Con base en las propuestas del qubit y la de Harold Morowitz para el valor de la energía que transporta un bit de Información, se puede cuantificar la Información que cualquier cantidad de materia contiene. Sorprendentemente, el desarrollo que la física ha logrado en los treinta últimos años confirma muchas de las propuestas de Teilhard de Chardin que ofrecen respuestas claras a preguntas antes inabordables.

 

Sistemas

La interacción entre tiempo-espacio-materia/energía-Información se da en un continuo en el cual se distinguen:

1.    Sistemas noéticos

Sistemas que transportan, por medio de partículas propuestas por las teorías unificadas como la de las cuerdas, la información de campos cuánticos (noosfera o energía oscura) a estructuras materiales.

Sistemas noéticos quasi-estáticos donde la Información se integra a través de procesos como la condensación Bose- Einstein.

2.    Sistemas físicos

Sistemas físicos predominantemente mensajeros que transportan la información de su medio ambiente y pueden estar dentro y fuera de los sistemas de los que forman parte. El electrón y el fotón son ejemplos de sistemas físicos mensajeros, en tanto que los virus y otras moléculas orgánicas son ejemplos de sistemas biológicos mensajeros.

          

Sistemas físicos que no sólo procesan la información, sino que también son capaces de trasmitirla en diferentes grados. A Grosso modo, estos sistemas se pueden subdividir en sistemas físicos sujetos a tiempos cósmicos y geológicos, y sistemas orgánicos sujetos a tiempos biológicos.

En realidad, como se afirmó antes, todo es cuestión de grados, por lo que la Información es sólo un continuo en constante evolución relacionada con la evolución de las estructuras que la transportan y la procesan.

La Información produce en los sistemas la auto-organización, la cual a su vez promueve las propiedades de emergencia, irreductibilidad y jerarquía las cuales son universales en los sistemas complejos.

 

Auto organización

La autoorganización se lleva a cabo mediante la Información y conduce a un orden que no solamente persiste en el tiempo sino que se retroalimenta tornándose más compleja. La retroalimentación es una característica creciente que va en relación directa con la complejidad de los sistemas. Un sistema entre más complejidad tiene, más capacidad de retroalimentación tiene. Por ejemplo, el lenguaje es de los sistemas más complejos que existen, y su complejidad se basa enteramente en su habilidad para retroalimentarse.

Científicos de esta corriente argumentan que la auto-organización es la propiedad que poseen los sistemas para ordenarse. Sin embargo, el término auto-organización en sí es discutible.  En realidad, los sistemas no se organizan por sí mismos, sino por sus contextos y las leyes que rigen tanto a los sistemas como a sus contextos. Es la Información que el sistema posee, la que le permite o no interactuar con la nueva Información que el medio ambiente proporciona. El universo mismo es un todo organizado en el contexto de las leyes de la física. Para nosotros, ésta es la fuente de creatividad biológica, no el azar. Modelos basados en genotipos que incluyen efectos colectivos y no lineales sugieren que la evolución puede ser vista como un proceso donde los sistemas se auto-organizan. Ésta es una dirección importante en la investigación, la búsqueda de leyes que rijan la auto-organización de los ecosistemas.

La imagen de la auto-organización es la de un remolino que ordena los fluidos y que inexorablemente los jerarquiza en niveles de complejidad creciente. La conducta “espiral” global y auto-organizativa del torbellino es la respuesta a leyes, principios y reglas y no al azar. De acuerdo con el enfoque auto organizativo para la complejidad, de la misma forma que el agua en condiciones apropiadas produce un remolino, así las leyes de la física, la química, la biología, etc. construyen en la materia propiedades auto-organizativas que, en condiciones apropiadas, producen estructuras más complejas.

El darvinismo hace del azar la fuerza creativa de la evolución. Sin embargo, el mecanismo darviniano no acepta que el azar sea completamente fortuito ya que introduce la selección natural como limitante que determina las variaciones que proveen ventajas biológicas (contradicción en términos: si el azar no es fortuito no es azar, es aleatoriedad). La imagen del mecanismo darvinista es una serie de pasos inefectivos que se dan tratando de escalar una montaña (cf. Richard Dawkins's Climbing Mount Improbable) La visión neodarvinista se centra en el rol del gen. En ella no existe lugar para la auto-organización.

 La autoorganización no puede expresarse en un sistema en estado de equilibrio, Para expresarse requiere de un estado que se ha denominado "estado neguentrópico" y que Ilya Prigogine caracteriza como "distancia al equilibrio". El desequilibrio es actividad, el equilibrio es reposo. Esta sentencia debe ser entendida correctamente: tanto uno como el otro son necesarios.

 

Emergencia

La emergencia se da cuando se integran sistemas y presenta al universo como proceso evolutivo y estructurado en capas, es decir, en un sistema jerárquicamente organizado desde y dependiente del nivel anterior y a su vez base del nivel superior.

Sólo porque las estrellas emergieron y produjeron los químicos que forman las moléculas inorgánicas y éstas las moléculas que dan origen a la vida, pudo ésta emerger. Sólo porque las procariotas produjeron el oxígeno de la tierra primitiva, pudieron emerger los animales superiores. Sólo porque los microorganismos crearon la serie básica de genes, combinaciones complejas posteriores permitieron la emergencia de animales superiores y eventualmente la emergencia de la conciencia humana.

 

Jerarquía

La estratificación jerárquica controla el poder de la materia para ejecutar funciones de coherencia global. Ocurre en cada nivel de su organización, desde las partículas elementales hasta el cerebro. Es el problema central del origen de la vida, cuando agregados (un grupo o masa de distintas cosas o elementos) de materia que obedecen sólo a las leyes elementales de la física y la química empiezan a forzar a las moléculas individuales a un comportamiento funcional colectivo.

 Por ejemplo, en los sistemas orgánicos, grupos de células controlan el crecimiento o la expresión genética de células individuales, también grupos de células se organizan en números crecientes de subgrupos, generando así jerarquías entre ellos. En el cerebro parece haber posibilidades sin límite para nuevos niveles jerárquicos de descripción. En conclusión se puede afirmar que la restricción es lo que determina la organización jerárquica. Ya en otros trabajos nos hemos referido a la jerarquización como los grados de libertad que los sistemas poseen y que están en relación directa con su grado de evolución y por lo tanto con la cantidad de información que son capaces de procesar y transmitir.

 

Irreductibilidad

Los sistemas, como sistemas emergentes, no pueden ser explicados o reducidos simplemente a la suma de las propiedades de sus partes constituyentes. Aquí toma toda su valor la nueva teoría de la Información, pues a las propiedades de las partes debe sumarse la información (fuerzas) que las une para formar un todo coherente con propiedades emergentes. Ésta es la clave característica de las estructuras emergentes. Inversamente, cuando una estructura compleja se desarma en estructuras de nivel anterior, se libera Información.

 

Las dos entropías

Actualmente se considera que la medida más apropiada de la información contenida en los sistemas es la entropía. Existen dos conceptos de entropía, el de la termodinámica y el de la información de Shannon, que aunque conceptualmente equivalentes, presentan dos diferencias principales.

1.    La entropía de Shannon sólo se refiere a la información contenida en el sistema en el que actúa. Aplicada por ingenieros de telecomunicaciones se da en bits y carece de dimensión

2.    La entropía termodinámica de Boltzmann, empleada por químicos, se expresa en unidades de energía dividida por temperatura.

La Información de Shannon, de la cual la entropía nos da su medida, sólo se refiere al sistema en el que actúa. Así, las partes que integran un escritorio tienen valor como tal si se posee la información que permite armarlo. Las partes del cajón del escritorio, sólo nos dan la Información sobre el cajón.

Así que la información que se obtiene por la entropía de Shannon es mucho menor que la información que da la entropía termodinámica de Boltzmann, porque de esta última se puede obtener la Información contenida a niveles más profundos de las estructuras que forman el escritorio. La diferencia entre ambas entropías es la información necesaria para construir el escritorio a partir de los elementos más finos logrados (átomos de carbono e inclusive qubits).

No se puede calcular la capacidad máxima de información de un pedazo de materia o su verdadera entropía termodinámica, sin conocer la naturaleza de los últimos constituyentes de la materia en su nivel más profundo, el Qubit. (Esta ambigüedad no le causa problemas al análisis de la termodinámica práctica, por ejemplo, la de un motor de coche, ya que se puede ignorar los quarks del interior del átomo, que no cambian de estado bajo las condiciones relativamente moderadas del motor.)

 

La vida

Más o menos por la misma época, tanto Teilhard de Chardin como Alexander Oparin propusieron una teoría muy similar para explicar cómo había surgido la vida. Ambos estaban de acuerdo en que la radiación solar causó que gases reaccionaran y formaran compuestos orgánicos en los océanos primitivos. Estos compuestos continuaron reaccionando hasta llegar a formar lo que se conoce como la sopa primitiva, la cual estaba formada por aminoácidos, azucares y bases de ácidos nucleicos entre otras moléculas aleatorias.

El investigador Marcelino Cereijido se suma a esta corriente cuando propone que la emergencia de la Vida se explica como una combinación de átomos excitados por la radiación solar que produjo las moléculas. Así la vida surgió en la Tierra debido a que los procesos antes anunciados dieron origen a un metabolismo prebiótico. Él señala que muchas de estas reacciones han sido reproducidas experimentalmente en los laboratorios para producir azúcares, aminoácidos, nucleótidos y muchas otras moléculas, piezas fundamentales de los organismos vivos. Las reacciones producidas en el laboratorio explican la formación de las grandes moléculas, no de la Vida, la cual debió requerir de una enorme cantidad de energía e Información, muy superiores a las necesarias para formar las macro moléculas.

En tanto que un astronauta se encuentra en el espacio expuesto directamente a los rayos cósmicos, en la Tierra estamos protegidos por la atmósfera. Cuando la radiación primaria de alta energía del espacio golpea los átomos y las moléculas de la atmósfera alta, generan una lluvia de partículas subatómicas que forman una sucesión de radiación secundaria. La mayoría de ésta se absorbe en la atmósfera antes de alcanzar la superficie terrestre, dejando sólo una “llovizna” que pasa sin peligro a través de nuestros cuerpos. Ahora sabemos que esta llovizna consiste principalmente de muones (descubiertos en el estudio de los rayos cósmicos) y de neutrinos. Grosso modo, 20 rayos cósmicos por cm2 por segundo, llegan a la parte superior de la atmósfera. A nivel del mar, cerca de un rayo cósmico secundario llega por cm2. Por comparación, un gramo de sustancia radioactiva como el Radio, emite miles de millones de partículas por segundo.

En la Tierra primitiva cuando la atmósfera todavía no se formaba la lluvia de muones sobre la superficie era mucho más intensa. Por lo tanto su interacción con las moléculas dio lugar a enlaces (información) que condujeron a la integración de moléculas como azúcares nucleótidos y aminoácidos y otras que eventualmente formarían la célula. En tanto que los electrones se constituyen en los enlaces de la materia inerte, los muones se constituyen en los enlaces de las moléculas orgánicas y así forman la célula.

Pero para que los enlaces ocurran es necesario que exista el “entanglement” en el contexto apropiado. La información cuántica está profundizando en la relación entre las unidades de información cuánticas y clásicas, en novedosas maneras, en las que la información cuántica puede ser procesada y en la importancia fundamental del “entanglement”. Propiedad que vincula las conexiones sutiles entre sistemas y les permite acceder a la complejidad.

      No obstante que generalmente se considera el entanglement como una propiedad que las partículas cuánticas poseen o no, todas ellas la poseen en diferentes grados. Ésta es una propiedad física cuantificable, que permite procesar la información. Mientras mas entanglement esté disponible, más capacitado estará un sistema para procesar información cuántica. Más aun, los investigadores han empezado a descubrir las poderosas leyes cuantitativas del entanglement que gobiernan la energía, y que son análogas a las leyes de la termodinámica y proveen un juego de principios de alto nivel para entender el comportamiento del entanglement y describir como lo podemos usar para procesar información.  La meta central de la ciencia de la información cuántica debe ser desarrollar principios generales, como las leyes del entanglement (leyes de información y complejidad) que nos permitan entender la complejidad de los sistemas desde la perspectiva cuántica.

Para que se dé el enlace de hidrógeno, tiene que existir el “entanglement” entre un átomo de oxígeno ligado con dos átomos de hidrógeno y así producir la molécula del agua. La que se puede imaginar con una forma aproximada de tetraedro. El átomo de oxígeno se encontraría en el corazón del tetraedro, en tanto que los dos átomos de hidrógeno apuntarían hacia dos de las cuatro esquinas y “dos nubes de electrones” pertenecientes al átomo del oxígeno en las dos esquinas restantes del tetraedro. “Las dos nubes de electrones” tiene carga negativa y son resultado de las estructuras atómicas del oxígeno y del hidrógeno y de la forma cómo se combinan en la molécula del agua.

El oxígeno tiene ocho electrones con carga negativa colocados alrededor de su núcleo de carga positiva, parecido a las capas de la cebolla, dos en una capa interna y seis en la capa exterior. La capa interna sólo puede contener dos electrones, así que su capacidad está completa. Sin embargo, la capa externa puede contener ocho electrones. Sucede que el átomo del hidrógeno sólo contiene un electrón, así que el oxígeno, al combinarse con dos átomos de hidrógeno, completa su capa externa, en tanto que cada átomo de hidrógeno completa su primera capa con dos electrones, la que comparte con el átomo del oxígeno. Es así como surge el “enlace covalente” usual de la química.   

El   átomo de carbono posee la cantidad suficiente de “entanglement” que le permite asociarse con una diversidad de elementos para formar no sólo moléculas inorgánicas sino también moléculas orgánicas, prebióticas. A su vez, estas moléculas prebióticas (aminoácidos, nucleótidos, azucares, etc.) tienen el “entanglement” para integrarse en la célula mediante un enlace muónico. Los muones tienen una energía casi 200 veces mayor que los electrones por lo que la información que pueden transportar es más compleja. Esto marca la diferencia entre lo vivo y lo no vivo. De acuerdo con Teilhard de Chardin, ésta es una nueva forma de materia para un nuevo estado del universo.

La Vida recibe la energía-información primordial en forma de instrucciones endógenas y exógenas, materiales (electrón, muón, virus) e inmateriales (memes). Estas instrucciones se guardan en la memoria, en capas (campos cuánticos) temporales relacionadas con las capas cerebrales y de acuerdo con cada subsistema del organismo. La Información le proporciona a los sistemas la característica ejecutiva que les permite obedecer los mensajes con cierto grado de aleatoriedad de un rango de posibilidades, de acuerdo con sus grados de libertad.

 

Los virus como sistemas mensajeros de información para la vida

 

En el siglo pasado se creía que los virus eran portadores microscópicos de enfermedad. Aunque no se supiese lo que era un virus. Pero el interés inicial sobre los virus surgió de su asociación con la enfermedad, inclusive el término virus viene del latín venenum. Actualmente cualquier estudio que se lleve a cabo sobre la vida y cómo ésta ha evolucionado, sin tomar en cuenta el papel que los virus juegan, carecería de suficiente rigor científico.

Los virus llevan un tipo de vida prestada debido a su dependencia de las células huéspedes. No obstante que los biólogos sostienen que los virus no son más que meras cajas de químicos, éstos se aprovechan de la actividad vital de las células huésped para determinar cómo los ácidos nucleicos codifican las proteínas. Indudablemente que la biología molecular moderna tiene como base la información ganada a través de los virus. A la mayoría de los biólogos moleculares no les interesa si los virus están vivos o no. El hacerlo significaría ponderar si los constituyentes subcelulares individuales tienen vida propia. Este punto de vista hace que vean a los virus como causantes de enfermedad.

Se puede pensar en la vida como una propiedad emergente de una colección de ciertas cosas no vivas. Tanto la vida como la conciencia son ejemplos de sistemas complejos emergentes que requieren un nivel crítico de complejidad o interacción para lograr sus estados respectivos. Ni los genes individuales virales ni los celulares tienen vida propia. Una célula a la que se le haya retirado el núcleo está en un estado parecido al de la muerte cerebral, ya que carece de una total complejidad crítica. También el virus es incapaz de alcanzar la complejidad crítica. Así que la vida misma es un estado complejo emergente, aunque está hecho de los mismos ladrillos físicos fundamentales que constituyen el virus. Desde esta perspectiva, aunque no totalmente vivos, los virus son más que material inerte ya que están en la frontera con lo vivo.

No obstante que algunas enzimas virales reparadoras remueven y resintetizan el ADN dañado, corrigiendo daños y han existido por miles de millones de años, la mayoría de los biólogos evolutivos no dan a los virus importancia en la evolución, debido a que no están vivos. Consideran a los virus como parte de los genes huéspedes que de alguna manera escaparon de éste y adquirieron una capa proteica. En esta visión los virus son genes huéspedes fugitivos que han degenerado en parásitos. Esta visión no toma en cuenta las contribuciones que los virus hicieron al origen de las especies y al mantenimiento de la vida.

Los virus directamente intercambian información genética con organismos vivos dentro de la red de la vida. Para la mayoría de los médicos y posiblemente de los biólogos evolucionistas es una sorpresa que la mayoría de los virus conocidos son persistentes e inocuos, no patógenos.

Más aun, el genoma de un virus, todo el complemento de ADN o ARN, puede ser altamente benéfico, dando genes virales que hospeden linajes y eventualmente llegar a ser una parte crítica del genoma de la especie huésped. Por lo tanto, los virus tienen seguramente mecanismos de efectos rápidos y directos para transmitir la información externa. La enorme población de virus los convierte en la fuente principal de innovación genética, por sus tasas rápidas de replicación y mutación, al "inventar” constantemente nuevos genes. Genes únicos de origen viral pueden viajar y encontrar su camino al interior de otros organismos contribuyendo así al cambio evolutivo al informar sobre las condiciones ambientales.

La verdadera esencia del virus es su “entanglement” fundamental con la maquinaria metabólica del huésped. Desde organismos unicelulares hasta poblaciones humanas, los virus afectan toda la vida sobre la Tierra, frecuentemente determinando lo que sobrevivirá. Pero los virus mismos también evolucionan. Virus nuevos, tal como el HIV-1, causante del Sida, pueden ser las únicas entidades biológicas que los investigadores pueden realmente observar como surgen, proveyendo el único ejemplo de la evolución en acción, en tiempo real. Independientemente de que se acepte o no que los virus tengan vida, ha llegado el tiempo de reconocerlos y estudiarlos en su contexto natural, dentro de la red de la vida como sistemas mensajeros esenciales en la biosfera que también se han integrado a los genomas y coevolucionado con ellos a través del tiempo.

A medida que los sistemas evolucionan, en cada nivel de complejidad contienen en estado potencial la totalidad de la información existente en el nivel anterior. Así actualmente el genoma humano contiene en estado potencial la totalidad de las Informaciones que existen en la naturaleza. Pues la naturaleza es nuestra herencia original. Lo que se pretende decir exactamente es que la naturaleza no está solamente alrededor nuestro sino que está también dentro de nosotros, es por esto que existe esta interacción esencial, aunque ignorada, entre todo lo existente tanto material como inmaterial.

 

La Información en la biología

Cuando estudiamos la vida, nos damos cuenta de que ésta se produce y se sostiene gracias a la información. Su transmisión es similar a la de la información cuántica, mensajes que son transmitidos a través de largas cuerdas de complejidad creciente. Esto quiere decir que las agrupaciones de qubits de 1 y 0 dan lugar a unidades de mayor complejidad, las cuales a su vez se agrupan en unidades emergentes de mayor complejidad en un proceso de repetición fractal. En la evolución, los 1 y 0 han llegado a producir las unidades de nucleótidos que al combinarse contienen las instrucciones de la vida, así como los programas de control para mantenerla y adaptarla a las condiciones cambiantes del ambiente.

Las instrucciones genéticas (Información) para la síntesis de proteínas están escritas en “palabras” de tres letras, llamadas codones. Cada codón especifica uno de los 20 aminoácidos o bien una señal traductora de paro. En otro tiempo se supuso que la disposición de estos codones y sus significados amonoacídicos se debían al azar pero descubrimientos recientes la atribuyen a las reglas (información) que gobiernan la codificación genética, la cual ha sido programada de manera excelente por la naturaleza para proteger la vida de errores catastróficos y acelerar su evolución.

Investigaciones recientes indican que para que un organismo sobreviva y prospere, debe aceptar una gran cantidad de información reguladora.  Esta información consiste en mensajes codificados de los principios, leyes y reglas emergentes que regulan la arquitectura y el comportamiento de los organismos en su interacción con el medio en el que se adaptan o evolucionan.

La asunción prevaleciente imbuida en el credo “un gen, una proteína” ha hecho pensar que los genes son sinónimos de las proteínas. Un corolario ha sido que las proteínas deben ser los agentes primarios para regular la expresión o activación de los genes, de acuerdo con sus roles estructurales y enzimáticos en las células. Esta conclusión se deriva de estudios efectuados en bacterias tales como la Escherechia coli y otras procariotas, (organismos unicelulares que carecen de núcleo). Por supuesto esto es correcto sólo para estos organismos. Tradicionalmente, los investigadores han asumido que las proteínas representan y controlan toda la información genética en hongos, plantas y animales, es decir en los organismos clasificados como eukariotas.

Jaques Monod universalizó este dogma al decir que “Lo que es verdadero para la E. Coli, debe ser verdadero para el elefante”. Una creciente cantidad de evidencias revelan tristemente que este dogma está incompleto para describir la biología molecular de los eucariotas. Para confusión de los investigadores, una gran porción del ADN de los eucariotas parecía irrelevante para la producción de proteínas, por lo que los biólogos habían asumido que éste era un material aleatorio de la evolución, “basura”, para utilizar su propio término.

Sin embargo, toda la nueva evidencia sugiere que este “ADN basura” tiene casi seguramente el rol de codificar moléculas de ARN que desempeñan una variedad de funciones reguladoras. Los mecanismos genéticos de los eucariotas, por lo tanto, son radicalmente diferentes a los de las células simples, procariotas. Este nuevo enfoque puede explicar por qué la complejidad estructural y funcional de los organismos no va paralela con el número de proteínas codificadoras de genes. Quizá hemos malentendido la naturaleza de la programación genómica. Y cuando se habla de una programación, se habla de un programa, de reglas y leyes que hacen ese programa congruente, que puede ser estocástico, pero no azaroso.

Llegamos así a la confirmación del principio simplificado de la Complejidad, expresado por Teilhard de Chardin “La complejidad de un sistema es directamente proporcional a la cantidad de información que controla su arquitectura y su funcionamiento.”

 

La jerarquía de la información en los organismos

 

Las variaciones del medio ambiente están reguladas por una constelación de sistemas complejos. Todos los animales grandes somos estrictamente aeróbicos. Para nosotros demasiado o poco O2 significa desastre. Así, nuestra dependencia de este nutriente esencial obliga a usar complejos mecanismos de control de multiniveles de retroalimentación, esto asegura no sólo el suficiente O2 correspondiente a la necesidad de los tejidos sino también la protección contra la toxicidad de éste elemento. Redes distribuidas y coordinadas de capas múltiples y con escalas múltiples de tiempo mantienen concentraciones locales internas precisas de O2 a pesar de las variaciones tanto en la oferta como en la demanda.

En la acción de la información en los organismos, claramente se observa la jerarquía y la autoorganización cuando se estudian los mecanismos que éstos utilizan para sobrevivir. Es así que la homeostasis debe ser complementada y regulada por la alostasis, la cual a su vez es complementada y regulada por la homeorhesis.

El concepto de homeostasis por sí solo no explica la adaptación del organismo a las diferentes circunstancias en la cual se desarrolla. La homeostasis sólo busca un estado de equilibrio interno, los rangos están establecidos y la homeostasis sólo consigue mantener valores fisiológicos dentro de este rango, pero ¿qué pasa cuando el organismo atraviesa un cambio no sólo interno sino externo? Entonces es necesaria la adaptación del organismo, en la cual se deben mantener no sólo los valores fisiológicos, sino los rangos a los que estos obedecen, deben entrar en acción procesos capaces de mantener una homeostasis dentro de un proceso dinámico.

El cuerpo humano es un organismo que está sometido a cambios no sólo internos, por lo tanto debe de ser capaz de soportar y adaptarse a estos cambios de la mejor manera posible. Por medio de la alostasis, el cuerpo es capaz de "regular" la homeostasis, marcar los nuevos rangos dentro de los cuales varían valores fisiológicos compatibles con la vida. A su vez, la homeorhesis explica como el cuerpo es capaz de alcanzar estos nuevos valores que marca la alostasis.

Tanto la alostasis como la homeorhesis no son procesos "inmediatos" como podríamos considerar a la homeostasis, minuto a minuto el cuerpo debe de responder a diferentes estímulos como cambios de temperatura para no caer en un estado patológico. Pero cuando agregamos otro "estímulo nocivo" para el organismo bajo una condición de temperatura menor a la promedio, el cuerpo debe gastar el doble de energía, para mantener temperatura y para tratar de corregir las consecuencias de este nuevo "estímulo nocivo". Por medio de la alostasis y la homeorhesis, el cuerpo administra la energía de mejor manera reiniciando nuevos rangos homeostáticos y así ahorrar el gasto de energía al mantener la temperatura. (Tal como sucede en poblaciones sometidas a fríos extremos como en los polos.)

La Homeostasis es la propiedad de los sistemas fisiológicos para sustentar la vida y es aplicada en un número limitado de sistemas como la acidez (pH), la tensión de O2 en sangre, la temperatura o en niveles sanguíneos de glucosa, verdaderamente esenciales para la vida y por lo tanto varían en un rango de valores que mantienen un estado fisiológico óptimo.

La Alostasis es la propiedad de los sistemas fisiológicos para conseguir una estabilidad "a través" de los cambios del medio ambiente. Este proceso regula a la homeostasis, es decir marca los cambios de los puntos óptimos de los rangos para los procesos que mantienen la vida.  Existen ciertas hormonas que actúan como mediadores primarios de la alostasis.

La Homeorhesis es la propiedad de los sistemas fisiológicos para lograr los cambios necesarios de los tejidos del cuerpo para mantener un estado fisiológico apropiado. A diferencia de la homeostasis no mantiene un estado "interno" estable, sino que se refiere a la estabilidad de un proceso dinámico. Es decir, a la adaptación al medio, mediante el cambio de los tejidos, cuando los cambios son prolongados.

Los genes actúan de muchas formas, afectando muchas características fisiológicas y morfológicas de los organismos, relevantes para la supervivencia. Las características se agrupan en parámetros de adaptación o valores selectivos suficientes. De igual forma, fluctuaciones del medio ambiente, pueden combinarse en una medida de incertidumbre. Los genes actúan internamente y agentes externos influyen en la manera que estos actúan para afectar las características fisiológicas y morfológicas.

En los experimentos, debido a sus desigualdades, observamos que la sensibilidad orgánica frente a las distintas informaciones (sustancias en experimentación) es diferente de individuo en individuo, como las patogenesias lo demuestran. Esta sensibilidad, que más bien, cabría llamar "hipersensibilidad", es la forma como el organismo expresa el hecho de ser un sistema inestable, es decir, un sistema en el cual una pequeña causa produce un gran efecto. Ciertamente, si el organismo fuera un sistema estable, sería insensible. Aun el organismo más sano constituye un sistema inestable, y, por tanto, al más mínimo estímulo (pequeña causa) responderá con energía (gran efecto).

 

Evolución e información

La evolución es un proceso dinámico no lineal y entre sus características está el producir en los sistemas, mediante la Ib, bifurcaciones, períodos de orden y de desorden, emergencia de nuevas estructuras y aumento de complejidad.

Teniendo en mente que la energía siempre es inseparable de la información, debemos preguntarnos acerca de la supervivencia, ese quintaesencial tema tan discutido aunque tan pocas veces entendido ¿Quiénes son los más aptos? El flujo de energía puede significar ventaja en la así llamada lucha por la supervivencia; la complejidad misma puede propiciar, en algunos, la supervivencia. Cuando se expresa en términos básicos tales como el acopio de alimentos que se requiere para la vida, definitivamente parecería que la incorporación de energía-información está relacionada con la supervivencia. Con la complejidad viene la biodiversidad, ampliando las oportunidades para que los organismos incrementen sus probabilidades de supervivencia y reproducción. Aunque con la complejidad llega también la especialización y la vulnerabilidad, porque cada parte de un sistema complejo tiene una tarea particular que desempeñar, lo que implica que la viabilidad y la adaptabilidad pueden sostener una relación inversa con la complejidad. Por ejemplo, la supervivencia de un mamífero depende de su exitoso funcionamiento, coordinación y la capacidad de hacer de muchos órganos sensibles, cada uno de los cuales posee energía-información para trabajar individualmente y en conjunto. La exclusiva dependencia de la provisión del eucalipto del Koala representa no sólo un máximo de eficiencia y adaptación para su tipo de vida, sino también es un serio problema si su medio ambiente se ve alterado. En resumen, la especialización es una disminución de la complejidad ya que limita la información que el sistema adquiere.

Sin embargo, el medio ambiente dejado a la energía-información que maneja la naturaleza diseñaría los mecanismos que prevendrían una drástica alteración del medio hasta que la saturación de la energía-información en ese medio ambiente provocaría un cambio entrópico radical. Lo radical de este cambio actuaría en forma inversamente proporcional a la complejidad de los organismos. Así, los más especializados tendrían más probabilidades de desaparecer.

De la misma forma en la tecnología, máquinas complejas son inherentemente menos confiables que las simples, esto implica que la complejidad y su inevitable especialización también conllevan desventajas; compárese la confiabilidad de una presentación con computadora de tecnología de punta con la que ofrece un simple proyector de transparencias. Uno de los más famosos paleontólogos de hace medio siglo argumentaba que los generalistas sabían de lo que hablaban cuando decían que “la supervivencia es de los relativamente no especializados”. La noción de que los sistemas complejos son más susceptibles a extinguirse no impide la fuerza de la evolución hacia la complejidad, reconociendo que, aunque muchos estén involucrados, pocos serán seleccionados para viajar las rutas nuevas hacia grandes tasas de densidad de energía-información.

Es así que los sistemas biológicos se caracterizan mejor por su conducta coherente ya que el mantenimiento del orden requiere de energía-información que los capacite para un gran número de reacciones químicas sintetizadoras y metabolizantes, así como una pléyade de elaborados mecanismos que controlan la tasa y los tiempos de muchos y variados eventos. Más aun, tales sistemas vivos evolucionaron en el pasado dentro de medios ambientes ricos en flujos de energía-información, heredando así los medio para adquirir el flujo de energía requerido mediante procesos metabólicos. Los caminos abiertos a la evolución biológica están demarcados no debido a que existan pocas soluciones, sino debido a que los recursos energético-informativos están limitados.

La naturaleza entrópica de la evolución biológica en el nivel funcional es menos obvia que en el nivel estructural. Aunque esto no significa que la vida viola la segunda ley de termodinámica, aunque frecuentemente esto es lo que se crea. Aunque los organismos vivos logren el decremento de la entropía localmente, lo hacen a expensas de su medio ambiente, al incrementar la entropía total del universo.

 

Adaptación e información.

Para entender los requerimientos de un plan adaptativo genético, es necesario resolver un dilema aparente.

·    Si la descendencia fuera el simple duplicado de los miembros más aptos de la población, la aptitud se conservaría pero no se daría la mejoría.

·    Si la descendencia fuera producto de una simple variación al azar produciría un máximo de variantes nuevas aunque ignoraría, fatalmente, la conservación de los avances ya logrados.

Este dilema es agudizado por dos hechos biológicos:

1.    En poblaciones biológicas consistentes de organismos avanzados (vertebrados) no existen dos individuos que posean cromosomas idénticos, ni aun considerando muchas (¿todas?) generaciones sucesivas.

2.    En casos reales la avasallante proporción de variantes posibles (todas las combinaciones posibles de alelos, no sólo las observadas) son incapaces de sobrevivir para producir descendencia en medios ambientes inesperados o extraños.

 

En conclusión:

1.    Los avances en la adaptación no son retenidos en la simple duplicación y

2.    La observada falta de identidad no puede ser resultado de una simple variación al azar, debido a que la extinción seguramente se daría en una sola generación, las variantes completamente seleccionadas al azar casi seguramente serán estériles.

Para tratar de resolver este dilema Holland sostiene que la única solución es la forma de hacer y contestar dos preguntas estrechamente relacionadas al concepto de adaptación:

1.    ¿Cómo puede un plan adaptativo x (específicamente, un plan para sistemas genéticos) retener las porciones útiles de su historia (rápidamente creciente) junto con los avances ya logrados?

2.    ¿Cómo puede el plan adaptativo x acceder y usar su historia (la porción guardada) para incrementar la posibilidad de variantes adaptables?

La respuesta yace en la acción de los operadores genéticos, supeditados a las leyes que determinan su comportamiento, desde los niveles más simples hasta los más complejos.

 

Conclusión

La Información y la Complejidad son entonces dos conceptos íntimamente relacionados y tenemos que concluir que mientras más abarque el sistema que estudiamos, mas complejidad encontramos. Por lo que se infiere que en cuanto a la evolución biológica en la Tierra, ésta se ha dado en los ecosistemas, o mejor aun, como un ecosistema. Tenemos que admitir que aun cuando la mayoría de especies ha desaparecido, cuando el ser humano emergió, el ecosistema global era el más complejo de cuantos habían existido. Por lo tanto, y de acuerdo con Brian Swimme:

“El futuro peligra crecientemente con cada especie que extinguimos. Remuévase una porción significativa y se disminuirán profundamente las posibilidades futuras. Nuestra ignorancia sobre la dinámica de este misterio es abrumadora. No se sabe nada, ni en un sentido general ni específico, acerca de las interacciones y los procesos que permitirían el devenir natural del futuro.

Como Edipo, debemos admitir que estamos ciegos, aunque tengamos ojos, Se ha intentado ver este planeta a través de los ojos de la explotación industrial capitalista o socialista, pero esto no es ver. Los ojos que se deben utilizar para ver la Tierra son lo que nos han dado los siglos de trabajo en matemáticas, física, química, biología, astronomía, paleontología, antropología, etc. Desde esta perspectiva nuestro presente económico se ve como la discordancia con el contexto vital de nuestro planeta. Los doctores medievales en su ignorancia pensaban que ellos podían curar a los pacientes sangrándolos. Las naciones industriales, en su ignorancia, creen que pueden curar al planeta sangrándolo. Ambos deben ser juzgados como profundamente confundidos a la luz del conocimiento científico actual.”

Se sabe con certeza que todas las posibilidades futuras están contenidas en este momento en los seres que existen en la Tierra. Ninguna especie, ningún individuo puede ser considerado redundante o innecesario para el desarrollo que se está llevando a cabo en este momento, como no son “basura” los genes que no codifican proteínas. Se vive en un proceso vasto y multiforme que ha requerido de los 13 mil millones de años de la creatividad del universo. Se debe adquirir un reverencia profunda por el poder inherente de la auto emergencia que todo ser posee. Es de aquí que, y debido a estos poderes, todos los destinos futuros de la Tierra serán moldeados. Somos la dinámica evolutiva en una fase de conciencia cuando actuamos, con el conocimiento que estos poderes creativos necesitan ser convocados, defendidos y nutridos con el temor y la ansiedad que reflejen conciencia por el futuro de nuestros actos.

A través del devenir, millones de especies se han desvanecido del sistema terrestre, la presente comunidad es más compleja y diversificada e íntimamente involucrada como una comunidad que en cualquier otro momento. El efecto global de esta estupenda historia de la emergencia de la vida en este sistema terrestre es una historia de crecimiento continuo en la gran complejidad, diversidad y comunidad del ser. La vitalidad de este todo complejo debe prevalecer sobre cualquier otra cosa. Aunque los procesos humanos pueden involucrar destrucción, ésta debe ser una destrucción que nutra aquellas condiciones que permitan una emergencia de vida aún más diversificada. Todos los objetivos, políticas y valores deben iniciarse con la aserción de la comunidad total de los seres de este planeta. La comunidad integral, compleja, esplendida y muy diferenciada es el principal logro de la larga historia del proceso de la Tierra. Debemos permitir trabajar a los principios de Información para ampliar este logro fundamental, ayudar en el desarrollo de una comunidad terrestre más rica y más íntimamente interrelacionada.

 

 

Bibliografía

 

ADAMS, Fred, Origins of existence. How life emerged in the universe, New York-London, The Free Press, 2002.

AHARONOV, Yakir y M. Suhail Zubairy. “Time and the Quantum: Erasing the past and Impacting the Future” en Science, 11 de febrero de 2005, Vol 307 No. 5711

ARANDA Anzaldo, Armando, En la frontera de la vida: los virus, México, SEP-Fondo de Cultura Económica, 2a. edición., 1995,

AXELROD, Robert, The Complexity of Cooperation (Agent-based models of Competition and Collaboration), Princeton, Nueva Jersey, Princeton University Press, 1997

AYALA, Francisco J., La naturaleza inacabada (ensayo en torno a la evolución), Barcelona, Salvat, 1987

BEKENSTEIN, Jacob D., “Information in the Holographic Universe” en Scientific American, agosto 2003, vol. 289, No. 2

BLANCK-CEREIJIDO, Fanny y Marcelino Cereijido, La vida, el tiempo y la muerte, México, SEP-FCE-CONACYT, 1992

CHAISSON, Eric J., Cosmic Evolution. The Rice of Complexity in Nature, England, Harvard University Press, 2001

CLARK, David P. y Lonnie D. Russell, Molecular Biology. Made simple and fun, Cache River Press, USA, 2000

COUPER, Heather y Nigel Henbest, Big Bang (La historia del Universo), México, Autrey, 1998.

DENNETT, Daniel C., Darwin's Dangerous Idea (Evolution and the meanings of life), Nueva York, A Touchstone Book, 1995

DÍAZ, José Luís, El ábaco, la lira y la rosa. Las regiones del conocimiento, México, SEP-FCE-CONACYT, 1997

FORD, Kenneth W., The Quantum World. Quantum Physics for Everyone, Londres, Inglaterra, Harvard University Press, 2004

FOX, Karen C., The Big Bang theory, Nueva York, John Wiley & Sons, 2002

FREELAND Stephen J. y Laurence D. Hurst, “La evolución codificada” en Scientific American Latinoamérica Junio de 2004

GLEICK, James, Chaos (Making a New Science), Nueva York, Penguin Books, 1988

GÓMEZ Marín, Edgar, Esto es Caos, México, ADN/Consejo Nacional para la Cultura y las Artes, 1995

GREGERSEN, Niels Henrik (editor), From Complexity to Life, Oxford, Oxford University Press, 2003

GRIBBIN, John, Q. is for Quantum (An Encyclopedia of Particle Physics), Nueva York, A Touchstone Book, 1999

HACYAN, Shahen, Del mundo Cuántico al Universo en Expansión, México, SEP-FCE-CONACYT, 1994

HACYAN, Shahen, Los hoyos negros y la curvatura del espacio-tiempo, México, SEP-FCE-CONACYT, 1993

HAWKING, Stephen W., Historia del Tiempo (Del Big Bang a los agujeros negros), México, Crítica, 1988

HEY, Tony y Patrick Walters, The New Quantum Universe, Cambridge, Massachusetts, Cambridge University Press, 2003

HOLLAND, John H., Adaptation in natural and artificial systems (An introductory analysis with applications to biology, control and artificial intelligence), USA, Bradford Book-MIT Press, 1995

HOLLAND, John H., El orden oculto. De cómo la adaptación crea la complejidad, México, Fondo de Cultura Económica, 2004

KAUFFMAN, Stuart A., The origins of order (self-organization and selection in evolution), Nueva York, Oxford University Press, 1993

KAUFFMAN, Stuart, Investigations, USA, Oxford University Press, 2000

KNOLL, Andrew H., Life on a young planet, Princeton and Oxford, Princeton University Press, 2003

KONDEPUDI, Dilip y Ilya Prigogine, Modern Thermodynamics (From Heat Engines to Dissipative Structures), Inglaterra, John Wiley & Sons, 1998

KWIATKOWSKA, Teresa y Ricardo López Wilchis, Ingeniería Genética y Ambiental, México, Plaza y Valdés-CONACYT, 2000

LEAKEY, Richard y Roger Lewin, The Sixth Extinction. Biodiversity and its survival, Gran Bretaña, Phoenix Paperback, 1999

LLOYD, Seth y Jack NG, “Black Hole Computers” en Scientific American, noviembre 2004, vol. 291

MAHLON Hoagland, y Bert Dodson, The Way life works, Nueva York, Three Rivers Press, 1998

MASTERPASQUA, Frank y Phyllis A. Perna (editores), The Psychological Meaning of Chaos, Washington, DC, American Psychological Association,  1998.

MATTICK, John S., The Hidden Genetic Program of Complex Organisms” en Scientific American, Octubre de 2004

McGUIRE, Bill, A Guide to the End of the World, Oxford, Oxford University Press, 2002

MOROWITZ, Harold J., The emergence of everything, USA, Oxford University Press, 2002

MCKIBBEN, Bill, El fin de la Naturaleza, Barcelona, Grupo Zeta, 1990

NICOLIS, Grégoire y Ilya Prigogine, Exploring Complexity (An Introduction), Nueva York, W. H. Freeman and Company, 1998

OMNÈS, Roland, Quantum Philosophy (Understanding and Interpretating Contemporary Science), Princeton, Nueva Jersey, Princeton University Press, 1999

PEAT, F. David, Synchronicity (The Bridge Between Mater and Mind), Nueva York, Bantam Book, 1987

PÉREZ Ransanz, Ana Rosa, Kuhn y el Cambio Científico, México, Fondo de Cultura Económica, 1999

PIAGET, Jean, Biología y conocimiento, México, siglo veintiuno editores, 13a. edición, 2000.

PRIGOGINE, Ilya, ¿Tan solo una ilusión? Una exploración del caos al orden, Barcelona, Tusquet Editores, 4° ed., 1997

PRIGOGINE, Ilya, The End of Certainty (Time, Chaos, and the New Laws of Nature), Nueva York, The Free Press, 1997

QUAMMEN, David, The Song of the Dodo (Island Biogeography in an age of extinction), Nueva York, Touchstone Book, 1997

ROWAN-ROBINSON, Michael, Cosmology, Oxford, Clarendon Press, 3ª ed., 1996

SCHWARTZ, M. D., y Sharon Begley. The Mind and the Brain. Neuroplasticity and the power of Mental Force. Harper Collins. New York. 2002.

SIEGFRIED, Tom, The Bit and the Pendulum, Nueva York, John Wilwy & Sons, 1999

SIMMONS, Geoffrey, M.D., What Darwin Didn't Know, USA, Harvest House Pub., 2004

SINGH, Simon, Big Bang. The Origin of the Universe, USA, HarperCollins book, 2004

SONTAG, Eduardo D., Some New Directions in Control Theory Inspired by Systems Biology,  Department of Mathematics, The state University of New Jersey, USA

STEWART, Ian, “Self-organization in evolution: a mathematical perspective” en Philosophical Transactions: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. The Royal Society, London 2003

STEWART, Ian, ¿Juega Dios a los dados? La nueva matemática del caos, Barcelona, Drakontos-Crítica, 2001, 443 págs.

SWIMME, Brian y Thomas Berry, The Universe Story, Nueva York, Harper Collins, 1992

SWIMME, Brian, The New Natural Selection” en Teilhard in the 21st Century. The Emerging Spirit of Earth. Arthur Fabel y Donald St. John Editores. Orbit Books, New York 2003 

TEILHARD de Chardin, Pierre, The Human Phenomenon, Brighton-Portland, Sussex Academic Press, 1999

THEYS, Jacques y Bernard Kalaora (compiladores), La tierra ultrajada: Los expertos son formales, México, Fondo de Cultura Económica, 1996

VILLARREAL, Luis P., “Are Virus Alive?” en Scientific American. Vol. 291, No 6, diciembre de 2004

VON BAEYER, Hans Christian, Information. The New Language of Science, Cambridge, Massachusetts, Harvard University Press, 2004

WEINBERG, Steven, The First Three Minutes (A modern View of the origin of the Universe), Nueva York, Basic Book, 1993

WOLFRAM, Stephen, A new kind of science, USA, Wolfram Media, 2002

ZOHAR, Danah, The Quantum Self (Human nature and consciousness defined by the new physics), Nueva York, Quill/William Morrow, 1990

 

 

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