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1 de Junio de 2014
Reseña

Mecanismo

Distinto de la máquina y núcleo de la función biológica.

IN SEARCH OF MECHANISMS. DISCOVERIES ACROSS THE LIFE SCIENCES
Por Carl F. Craver y Lindley Darden. The University of Chicago Press; Chicago, 2013.

La búsqueda de mecanismos define la trayectoria seguida por la historia reciente de las ciencias de la vida. Sin duda, muchos rasgos de la biología mecanicista se encuentran ya en Sobre las partes de los animales de Aristóteles (384-322 a.C.), aunque sería arriesgado llamar mecanicista a Aristóteles. La biología aristotélica ponía el énfasis en las explicaciones finalistas y funcionales, vale decir, en el objetivo que con un órgano o una conducta se perseguía. También se resaltaba la causa formal. Hasta la recuperación medieval del corpus aristotélico, el estudio de la naturaleza cristalizaba en herbarios y bestiarios, con predominio, sobre todo en los segundos, del carácter alegórico. (El castor nos enseña a alejarnos de la tentación del pecado.) Los herbarios, fundados en el color o la figura, revelaban un plan providente para la aplicación de remedios medicinales.

Las correcciones de Andrés Vesalio a la anatomía humana de Galeno y la demostración de la circulación de la sangre por William Harvey entran de plano en el nuevo giro de una búsqueda de mecanismos y creación de métodos experimentales que lo faciliten. En The New Atlantis, una obra escrita el 1626 que inspiró la organización social de la ciencia, Francis Bacon describía una sociedad utópica que se sostenía con los esfuerzos de científicos especializados y organizados para descubrir y controlar las causas escondidas de la naturaleza. La revolución científica contemplaba el mundo natural como un mundo de mecanismos; y comenzaron a observar la ciencia como organizada en torno a la búsqueda de mecanismos. En consecuencia, los métodos de la ciencia pasaron a calibrarse en términos de eficiencia y de fiabilidad como herramienta para la búsqueda de mecanismos.

Escrito entre 1629 y 1633, René Descartes dibujó en Le Monde un mundo de corpúsculos en incesante colisión. Imaginó innumerables modelos de mecanismos para explicar la diversidad de la naturaleza, viva e inerte. Pensaba en un mundo mecánico de bolas de billar. Todo, salvo la mente humana y Dios, se regía por una actividad fundamental: movimiento conservado a través de las colisiones. La sucesión de colisiones provocaba el movimiento a través del tiempo y desencadenaba la corriente de los ríos, las órbitas planetarias en torno al Sol o la circulación de la sangre. Otros filósofos propusieron nuevos modelos de actividad fundamental, para sacar a la luz los mecanismos. Con un mismo lema común: para explicar los fenómenos de la naturaleza no hay que recurrir a propiedades ocultas ni a fuerzas vivas. Los filósofos mecanicistas del siglo XVI y XVII concedían que la apelación a causas formales y finales cumplieran un papel heurístico en el descubrimiento de mecanismos biológicos, causa última de los fenómenos. Sin embargo, el biólogo mecanicista no interpreta alegorías morales, sino que, a la manera del ingeniero o del técnico, construye un proyecto, un mecanismo que opere en un sistema ideal.

Dos figuras poderosas del siglo XIX en la búsqueda de mecanismos en los organismos fueron Claude Bernard y Emil du Bois-Reymond. Una tendencia que encaja en la cosmovisión de Charles Darwin, en cuyo marco la adaptación exquisita y diversidad de sistemas vivos vienen producidos por un mecanismo de selección natural, un mecanismo carente de finalismo. Los tres resultaron determinantes en el curso de la biología posterior. Pero erraríamos si pensáramos que los biólogos abrazan los modelos mecanicistas clásicos. Para unos, las explicaciones mecanicistas de Descartes terminaron con la introducción de la doctrina newtoniana de las fuerzas y su negación a aceptar la tesis de la acción a distancia. Los mecanismos termodinámicos se agregaron a la lista de actividades en el siglo XIX para explicar la transferencia de energía y tendencia al equilibrio. Las actividades electromagnéticas se establecieron sobre fundamentos sólidos por esas fechas. Diversos tipos de enlaces químicos descubiertos en el siglo XIX y principios del XX componen mecanismos bioquímicos, biomoleculares y metabólicos.

La atención prestada en metaciencia a los mecanismos biológicos es un asunto bastante reciente. De los años setenta del siglo pasado, con aportaciones pioneras de Stuart Kauffmann y Bill Wimsatt. De forma colateral, en los años ochenta Wesley Salmon sistematizó la explicación mecanicista causal en Scientific explanation and the causal structure of the world. Salmon abraza una concepción óntica de la explicación y define el concepto de causalidad en términos de procesos e interacciones.

La biología se ha venido centrando con mayor intensidad en los mecanismos a medida que ha ido alejándose de la mera historia natural, descriptiva, y satisfaciendo el triple criterio fundamental de toda ciencia: predicción, explicación y control. La descripción del mecanismo equivale a exponer la naturaleza del fenómeno de interés. Conocer el mecanismo nos permite predecir de qué modo se comportará el fenómeno: si sabemos cómo opera un mecanismo, podemos adelantar su funcionamiento con un cambio de condiciones o de situación. Nos faculta para intervenir en el mecanismo y, con ello, producir, eliminar o modificar el fenómeno de interés. En otras palabras, los mecanismos biológicos nos interesan porque queremos someterlos a control.

En la inquisición sobre un mecanismo hay que empezar por caracterizar el fenómeno, plantearse adecuadamente el problema. La naturaleza del fenómeno aporta claves sobre el tipo de mecanismo subyacente que bien pudiera ser responsable del fenómeno. Habrá luego que construir un esbozo o esquema, un espacio de mecanismos posibles para un fenómeno determinado. Unas veces, los científicos recurren a la analogía para elaborar esquemas de mecanismo plausibles; otras, toman prestado un esquema de un campo vecino; o también, combinan módulos que se saben repetidos en el mundo biológico.

En el camino hacia el descubrimiento del mecanismo, viene luego la evaluación, la separación entre lo bueno y lo malo de un esquema ideado. Y, por último, la revisión, que somete a prueba el esquema privilegiado de mecanismo cuando se presenta una anomalía empírica. Los mecanismos no son meras correlaciones entre variables, sino entidades y actividades con propiedades espaciales y temporales organizadas para producir, resaltar o mantener el fenómeno.

Las entidades tienen tamaño, forma posición y orientación. Las actividades presentan orden, tasa y duración. Las entidades son partes del mecanismo con determinadas propiedades. Las actividades son lo que realizan los mecanismos; son productores de cambios. Una enzima (entidad) fosforila (actividad) una proteína (entidad); la celulasa (entidad) degrada (actividad) las paredes celulares de las plantas (entidad) al descomponer la celulosa en sus componentes glúcidos. Una neurona (entidad) libera (actividad) un neurotransmisor (entidad). El HIV-1 (entidad) infecta (actividad) más de 34 millones de personas (entidad) y causa (actividad) el sida (entidad). Los organismos, las células, las macromoléculas son clases de entidades. Empujar, atraer, difundir, abrir y bloquear son tipos de actividades. Las entidades tienen propiedades, como la estructura y la orientación, que les permiten comprometerse en actividades específicas. Por su parte, las actividades requieren la existencia de entidades con ciertas propiedades específicas. Por ejemplo, la difusión a través de una membrana requiere entidades de tamaño apropiado, diferencias de concentración en cada lado de la membrana y una membrana permeable a iones pertinentes.

Los fisiólogos estudian los mecanismos a pequeña y a gran escala, desde la circulación de la sangre hasta la filtración del agua en los túbulos microscópicos del riñón. Los biólogos moleculares descubrieron los mecanismos básicos de la replicación del ADN y la síntesis de proteínas; continuaron elucidando miríadas de mecanismos de la regulación génica. Y en el camino se ha favorecido la convergencia de campos. Así, la biología molecular y la biología evolutiva constituían disciplinas alejadas entre sí; la primera era mecanicista y centrada en las moléculas; la segunda, teórica y centrada en las poblaciones. Pero ahora ambas convergen en el estudio de los mecanismos moleculares que explican el funcionamiento de los procesos evolutivos, el mecanismo de selección natural y los mecanismos aislantes de especiación. Los neurocientíficos investigan los mecanismos de la memoria espacial, la propagación de los potenciales de acción, la apertura y cierre de los canales iónicos en las membranas neuronales. Los ecólogos abordan los mecanismos de los ciclos de los nutrientes.

Cierto es que, en biología, no se reduce todo a mecanismos; por ejemplo, la labor taxonómica que cataloga la biodiversidad o la epidemiológica que modela la propagación de una enfermedad. Categorización, generalización, modelización, observación y predicción son a menudo útiles en la búsqueda de mecanismos, pero el valor de esas prácticas científicas no se agota con su contribución a la búsqueda de mecanismos. El giro mecanicista adoptado por la biología obedece en buena medida al poder instrumental del conocimiento mecanicista, su fuerza predictiva y capacidad de control.

Los mecanismos biológicos operan a veces como máquinas; así una doble hélice de ADN se abre a la manera de una cremallera y sus bases se mezclan con otras bases que presentan una forma (y carga) complementaria. Pero, muy a menudo, los mecanismos biológicos no se parecen a las máquinas. La máquina es un aparato con piezas preexistentes, organizadas e interconectadas. Señalemos el reloj mecánico, la bomba de agua, el motor de combustión interna o el computador. Los mecanismos biológicos, en cambio, han venido forjándose a través de la evolución por selección natural y del desarrollo; pensemos en el mecanismo de visión y su evolución hasta llegar al ojo humano. La diferencia entre máquinas y mecanismos no es solo un asunto de complejidad y elegancia. Los mecanismos son característicamente activos, constituyen la forma en que las cosas operan cuando operan. Las máquinas existen siempre, actúen o no actúen. Un reloj parado es una máquina, no un mecanismo. Los mecanismos biológicos realizan cosas, cambian cosas, sintetizan cosas, mueven cosas y transmiten cosas. Y, lo que es más importante, una misma máquina puede constar de numerosos mecanismos completamente distintos.

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