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viernes, 04 de mayo de 2018

Complejidad y consciencia

Si algo puede decirse de la vida y de sus manifestaciones más características, como la sensibilidad, las emociones, los sentimientos y, la más asombrosa de todas, la consciencia es que presenta una complejidad tan enorme que parece que escapa a nuestra capacidad de comprensión. Además de las propiedades materiales de los seres vivos, como su forma, peso y textura, parece que están animados por algo inmaterial cuya procedencia no acertamos a determinar.

En su reciente libro El extraño orden de las cosas, el neurocientífico Antonio Damasio trata de situar el origen de todas estas manifestaciones de los seres vivos en los procesos homeostáticos regulados por el metabolismo, es decir, la capacidad de regular el intercambio de sustancias con el exterior de manera que se consiga un estado de equilibrio que permita que el organismo continúe funcionando durante mucho tiempo sin degradarse rápidamente a causa de las reacciones químicas que se producen en su interior. Las sensaciones, emociones e incluso la consciencia formarían parte de estos procesos como mecanismos reguladores de su funcionamiento, coordinando el medio interior con el exterior.

Entender la utilidad de la consciencia es relativamente sencillo frente a intentar tener una idea de cómo se origina o incluso de qué puede estar compuesta. Parece surgir de la nada y no acabamos de encontrar la manera de enlazarla con nuestros cuerpos físicos, quizás porque nuestra percepción nos tiene demasiado acostumbrados a las propiedades materiales y al funcionamiento mecánico de las cosas.

Pero el mundo físico nunca es totalmente material. Los campos, las fuerzas o la energía constituyen la cara de la moneda inmaterial de dicho mundo, hasta el punto de que no puede existir una de estas facetas sin la otra.

Las características, tanto materiales como inmateriales, de nuestro mundo físico conocido proceden, por lo que sabemos, de las partículas fundamentales del mundo subatómico, que trata de explicar la mecánica cuántica. Hablar aquí de partículas es engañoso, porque da la sensación de que se trata de una especie de bolitas materiales, cuando en realidad pueden comportarse a la vez como corpúsculos localizados en el espacio y como ondas deslocalizadas. Algunas de estas partículas tienen carga eléctrica y generan campos electromagnéticos, como el electrón, muchas tienen masa, que a su vez se cree que está originada por el llamado campo de Higgs, asociado a otra de estas partículas, el bosón de Higgs. Las partículas llamadas gluones originan la fuerza nuclear fuerte, que mantiene unidas otras partículas llamadas quarks. Los fotones a su vez no tienen masa ni carga eléctrica, pero son portadores de la radiación electromagnética, una de cuyas manifestaciones es la luz que todos conocemos. Todo esto está causado por alrededor de 12 partículas diferentes solamente.

La combinación de las propiedades materiales y efectos inmateriales de estas pocas partículas da origen al siguiente nivel de complejidad de nuestro mundo, el nivel atómico. Los quarks, unidos por la fuerza nuclear fuerte, forman los protones y los neutrones, que son los componentes del núcleo atómico. Alrededor de este núcleo se disponen los electrones en diferentes capas, llamadas orbitales atómicos. Pero la visión del átomo como una masa central de protones y neutrones con los electrones orbitando alrededor es demasiado simplista, ya que no tiene en cuenta las diferentes fuerzas y energías que hacen posible la existencia del mismo y le confieren muchas de sus propiedades. Los protones y neutrones del núcleo se mantienen fuertemente unidos gracias a la fuerza nuclear fuerte. Los protones tienen una carga eléctrica positiva y los electrones una carga negativa, lo que hace que se mantengan alrededor del núcleo gracias a la interacción electromagnética. Por otra parte, cada orbital atómico está asociado a un nivel de energía creciente según están más alejados del núcleo. Los electrones tienden a situarse en el nivel de menor energía, pero cada orbital admite un número máximo de electrones, por lo que cuando uno se llena los electrones tienen que situarse en el siguiente y adquieren un estado energético superior. Los electrones pueden además adquirir o liberar energía mediante la absorción o emisión de fotones, lo que causa que salten de un orbital a otro. El número de protones en un átomo iguala al de electrones, por lo que en principio las cargas eléctricas se compensan y el átomo no tiene carga eléctrica neta, pero esto puede cambiar al perder o ganar electrones, formándose lo que se conoce como un ion.

La complejidad puede ser fundamental para construir la consciencia
La complejidad puede ser fundamental para construir la consciencia

El número de protones del átomo define lo que llamamos un elemento, el correspondiente número de electrones y los distintos niveles de energía en los que se encuentran confieren a cada elemento su reactividad química característica, existiendo elementos muy poco reactivos, como el oro y el argón, o altamente reactivos como el flúor. Existen menos de 200 elementos, algunos de los cuales no se encuentran en la Naturaleza y solo se pueden obtener de forma sintética en el laboratorio, desintegrándose rápidamente porque son muy inestables. El número de neutrones puede variar sin que el elemento deje de ser el mismo, constituyendo lo que se conoce como isótopos, muchos de los cuales son inestables y provocan que el isótopo emita energía en forma de radiación y se convierta en otro isótopo más estable. En este fenómeno interviene otra de las fuerzas de la Naturaleza, la fuerza nuclear débil, producida mediante las partículas fundamentales llamadas bosones W y Z. Con el número suficiente de átomos, aparecen propiedades nuevas como son el estado físico del conjunto, que puede ser sólido, líquido o gaseoso, o la temperatura característica para pasar de uno de esos estados a otro.

Como se puede ver, con unos pocos elementos de nivel subatómico se genera en el nivel atómico un grado de complejidad mucho mayor, siempre a través de interacciones de lo material con un fuerte componente inmaterial. Pero la cosa no acaba aquí. Gracias a las diferentes capacidades reactivas de los distintos elementos, éstos se combinan entre sí formando moléculas, y aquí ya sí que podemos olvidarnos de contar el número de combinaciones posibles. La unión de dos o más átomos se conoce como enlace químico y puede estar causada por la diferente carga eléctrica entre dos iones, el llamado enlace iónico, o porque uno o más pares de electrones de los orbitales exteriores de dos átomos pasan a orbitar alrededor de los dos núcleos en lugar de alrededor de uno solo, formando los llamados orbitales moleculares. La creación y ruptura de enlaces implica intercambio de energía. Además, en el enlace covalente, la diferencia de energía entre los orbitales atómicos implicados puede hacer que los electrones tengan preferencia por estar alrededor de uno de los dos átomos, generando así zonas en la molécula con carga eléctrica positiva o negativa.

Al formarse moléculas, aparecen otras fuerzas nuevas de atracción entre ellas, como las fuerzas de Van der Waals o los puentes de hidrógeno, que tienen influencia en propiedades como la textura o viscosidad de los materiales. Por si esto fuera poco, muchas de las moléculas fundamentales para que sea posible la vida tienen un tamaño considerable. Son las llamadas macromoléculas, ejemplos de las cuales son las proteínas o el ADN. En estas moléculas, además de sus propiedades fisicoquímicas, su estructura juega un papel fundamental. A este nivel ya no estamos hablando solo de química. Estas moléculas son verdaderas máquinas que forman multitud de dispositivos con los que se construyen las células. Los lípidos se utilizan para formar membranas que aíslan el interior del exterior de las células, del núcleo celular, o los diferentes orgánulos de almacenamiento del interior de la célula como las vacuolas. Con las proteínas se construyen válvulas que permiten regular el intercambio de materiales a través de estas membranas, instrumentos que permiten ensamblar o descomponer moléculas utilizando mucha menos energía de la que sería necesaria si se usaran únicamente reacciones químicas, como las enzimas o los ribosomas, que utilizan las instrucciones contenidas en las moléculas de ARN para ensamblar aminoácidos y formar más proteínas. Con las proteínas también se construyen elementos mecánicos, como los cilios, que permiten a las células desplazarse, y un largo etcétera de otros componentes fundamentales para la supervivencia de la célula.

El ADN constituye la base molecular de la vida, encargado de codificar la construcción de todas las proteínas y responsable de la transmisión de las características de un organismo a su descendencia. Se trata de una molécula larguísima en forma de escalera que se encuentra enrollada en el núcleo celular alrededor de unas proteínas llamadas histonas. Está dividida en diferentes zonas llamadas genes, muchas de las cuales se encargan de contener la codificación de todas las proteínas del organismo. Para que un gen pueda expresar la orden de construir una determinada proteína, la zona correspondiente del ADN debe estar desplegada, lo que se consigue también mediante la acción de otras proteínas, otras proteínas se encargan de plegar estas zonas para desactivarlas, por lo que parte del ADN está dedicado a controlar su propia función. Por si la complejidad fuera poca, los genes pueden activarse o desactivarse también mediante la adición de pequeñas porciones de moléculas causada por factores medioambientales, y esta situación puede transmitirse a su vez a la descendencia, por lo que puede decirse que el estado del entorno también es un mecanismo que actúa en el interior de la célula. El ADN también puede romperse y repararse mediante otros tipos de proteínas, aunque no siempre de manera perfecta, lo que puede causar variaciones en las proteínas generadas o la inutilización de todo el gen, incluso partes de los genes pueden variar por acción química o radiación, por ejemplo, sufriendo lo que se conoce como mutaciones, con el mismo resultado de cambiar la estructura y la funcionalidad de las proteínas que codifica. La complejidad de todos estos mecanismos parece superar nuestra capacidad de comprensión.

Podríamos seguir así durante un largo rato hasta llegar al nivel de complejidad de los animales superiores y los seres humanos. Las células se asocian formando colonias, estas colonias pueden acabar formando organismos pluricelulares, con células especializadas que no pueden sobrevivir por sí mismas, estas células especializadas se organizan formando órganos especializados a su vez. Al final aparece el sistema nervioso y el cerebro, donde la estructura de las conexiones entre las células es determinante para generar la clase de mente que define las capacidades de cada una de las innumerables especies, géneros y variedades resultantes. En cada nivel de escala las posibilidades se multiplican exponencialmente, y todas son el resultado de la interacción de elementos materiales e inmateriales, tan estrechamente ligados que no pueden existir los unos sin los otros.

Tradicionalmente se considera el cuerpo y la mente como dos entidades separadas. El cuerpo es la parte material y la mente la inmaterial. Pero creo que, al igual que sucede a escalas inferiores, no existe tal separación y las dos cosas forman parte de un todo inseparable. Quizás los elementos materiales tengan un mayor peso en la formación de nuestro cuerpo y los inmateriales en la de nuestras mentes. También es muy posible que la sensibilidad y sus manifestaciones más complejas, como las emociones, los sentimientos, la consciencia e incluso la racionalidad vayan apareciendo de manera gradual en todos los seres vivos dependiendo de su nivel de complejidad, constituyendo propiedades características y universales de ese fenómeno tan sorprendente que llamamos vida.

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