Robert Rosen (27 de junio de 1934 - 28 de diciembre de 1998) fue un biólogo teórico estadounidense y profesor de biofísica en la Universidad de Dalhousie . [1]
Rosen nació el 27 de junio de 1934 en Brownsville (una sección de Brooklyn ), en la ciudad de Nueva York . Estudió biología, matemáticas, física, filosofía e historia; particularmente, la historia de la ciencia. En 1959 obtuvo un doctorado en biología relacional, una especialización dentro del campo más amplio de la biología matemática , bajo la dirección del profesor Nicolas Rashevsky de la Universidad de Chicago . Permaneció en la Universidad de Chicago hasta 1964, [2] luego se mudó a la Universidad de Buffalo, ahora parte de la Universidad Estatal de Nueva York (SUNY), en Buffalo como profesor asociado completo, mientras ocupaba un cargo conjunto en el Centro. de Biología Teórica.
Su año sabático en 1970 como miembro visitante en el Centro para el Estudio de las Instituciones Democráticas de Robert Hutchins en Santa Bárbara , California, fue fundamental y condujo a la concepción y desarrollo de lo que más tarde llamó Teoría de los Sistemas Anticipatorios , en sí misma un corolario de su trabajo teórico más amplio sobre la complejidad relacional. En 1975, dejó SUNY en Buffalo y aceptó un puesto en la Universidad de Dalhousie , en Halifax , Nueva Escocia , como profesor de investigación Killam en el Departamento de Fisiología y Biofísica, donde permaneció hasta que se jubiló anticipadamente en 1994. [3 ] Le sobreviven su esposa, una hija, Judith Rosen, y dos hijos.
Se desempeñó como presidente de la Sociedad para la Investigación de Sistemas Generales , ahora conocida como Sociedad Internacional para las Ciencias de Sistemas (ISSS), en 1980-81.
La investigación de Rosen se centró en los aspectos más fundamentales de la biología, específicamente en las preguntas "¿Qué es la vida?" y "¿Por qué están vivos los organismos vivos?". Algunos de los temas principales de su trabajo fueron:
Rosen creía que el modelo contemporáneo de física, que demostró estar basado en un formalismo cartesiano y newtoniano adecuado para describir un mundo de mecanismos, era inadecuado para explicar o describir el comportamiento de los sistemas biológicos. Rosen argumentó que la pregunta fundamental "¿ Qué es la vida? " no puede abordarse adecuadamente desde una base científica que sea reduccionista . Acercarse a los organismos con métodos y prácticas científicas reduccionistas sacrifica la organización funcional de los sistemas vivos para poder estudiar las partes. Según Rosen, el conjunto no podría recuperarse una vez destruida la organización biológica. Al proponer una base teórica sólida para estudiar la organización biológica, Rosen sostuvo que, en lugar de que la biología sea un mero subconjunto de la física ya conocida, podría llegar a proporcionar lecciones profundas para la física y también para la ciencia en general. [4]
El trabajo de Rosen combina matemáticas sofisticadas con nuevos puntos de vista potencialmente radicales sobre la naturaleza de los sistemas vivos y la ciencia. Se le ha llamado "el Newton de la biología". [5] Basándose en la teoría de conjuntos, su trabajo también ha sido considerado controvertido, lo que genera preocupaciones de que algunos de los métodos matemáticos que utilizó podrían carecer de pruebas adecuadas. La obra póstuma de Rosen, Ensayos sobre la vida misma (2000), así como monografías recientes [6] [7] del alumno de Rosen, Aloisius Louie, han aclarado y explicado el contenido matemático del trabajo de Rosen.
El trabajo de Rosen propuso una metodología que debe desarrollarse además de los enfoques reduccionistas actuales de la ciencia por parte de los biólogos moleculares . A esta metodología la llamó Biología Relacional . Relacional es un término que atribuye correctamente a su mentor Nicolas Rashevsky , quien publicó varios artículos sobre la importancia de las relaciones teóricas de conjuntos [8] en biología antes de los primeros informes de Rosen sobre este tema. El enfoque relacional de Rosen hacia la biología es una extensión y amplificación del tratamiento de Nicolas Rashevsky de las relaciones n -arias en y entre conjuntos organísmicos que desarrolló durante dos décadas como una representación de "organismos" tanto biológicos como sociales.
La biología relacional de Rosen sostiene que los organismos, y de hecho todos los sistemas, tienen una cualidad distinta llamada organización que no forma parte del lenguaje del reduccionismo, como por ejemplo en la biología molecular , aunque se emplea cada vez más en la biología de sistemas . Tiene que ver con algo más que aspectos puramente estructurales o materiales. Por ejemplo, la organización incluye todas las relaciones entre partes materiales, las relaciones entre los efectos de las interacciones de las partes materiales y las relaciones con el tiempo y el medio ambiente, por nombrar algunas. Mucha gente resume este aspecto de los sistemas complejos [9] diciendo que el todo es más que la suma de las partes . Las relaciones entre partes y entre los efectos de las interacciones deben considerarse como partes "relacionales" adicionales, en algún sentido.
Rosen dijo que la organización debe ser independiente de las partículas materiales que aparentemente constituyen un sistema vivo . Como él mismo lo expresó:
El cuerpo humano cambia completamente la materia de la que está compuesto aproximadamente cada 8 semanas, a través del metabolismo , la replicación y la reparación. Sin embargo, sigues siendo tú, con todos tus recuerdos, tu personalidad... Si la ciencia insiste en perseguir partículas, las seguirán a través de un organismo y lo perderán por completo.
— Robert Rosen, contado a su hija, la Sra. Judith Rosen [2]
El enfoque abstracto de la biología relacional de Rosen se centra en una definición de los organismos vivos y de todos los sistemas complejos , en términos de su organización interna como sistemas abiertos que no pueden reducirse a sus componentes que interactúan debido a las múltiples relaciones entre los componentes metabólicos, de replicación y de reparación que gobiernan el sistema. la compleja biodinámica del organismo.
Eligió deliberadamente los gráficos y categorías "más simples" para sus representaciones de sistemas de reparación del metabolismo en pequeñas categorías de conjuntos dotados sólo de la topología discreta "eficiente" de conjuntos, considerando esta elección como la más general y menos restrictiva. Sin embargo, resulta que las implicaciones eficientes de los sistemas están "cercanas a la causa eficiente", [10] o, en términos simples, los catalizadores ("causas eficientes" del metabolismo, generalmente identificadas como enzimas) son en sí mismos productos del metabolismo y, por lo tanto, no pueden ser considerados, en un sentido matemático estricto, como subcategorías de la categoría de máquinas secuenciales o autómatas : en directa contradicción con la suposición del filósofo francés Descartes de que todos los animales son sólo máquinas o mecanismos elaborados . Rosen afirmó: " Sostengo que la única solución a tales problemas [de la frontera sujeto-objeto y lo que constituye la objetividad] es el reconocimiento de que los circuitos cerrados de causalidad son 'objetivos'; es decir, objetos legítimos de escrutinio científico. Estos están explícitamente prohibidos. en cualquier máquina o mecanismo. " [11] La demostración de Rosen del "cierre eficiente" fue presentar esta clara paradoja en la ciencia mecanicista, que por un lado los organismos se definen por tales cierres causales y por otro lado el mecanismo los prohíbe; por lo tanto, necesitamos revisar nuestra comprensión de la naturaleza. La visión mecanicista prevalece incluso hoy en la mayor parte de la biología general y en la mayor parte de la ciencia, aunque algunos afirman que ya no en la sociología y la psicología , donde los enfoques reduccionistas han fracasado y han caído en desgracia desde principios de los años setenta. Sin embargo, esos campos aún tienen que llegar a un consenso sobre cuál debería ser la nueva visión, como también es el caso en la mayoría de las otras disciplinas, que luchan por retener varios aspectos de "la metáfora de la máquina" para los sistemas vivos y complejos.
La aclaración de la distinción entre modelos científicos simples y complejos se convirtió en años posteriores en uno de los objetivos principales de los informes publicados de Rosen. Rosen sostuvo que el modelado es la esencia misma de la ciencia y el pensamiento. Su libro Anticipatory Systems [12] describe, en detalle, lo que denominó relación de modelado . Mostró las profundas diferencias entre una verdadera relación de modelado y una simulación , esta última no basada en tal relación de modelado.
En biología matemática se le conoce como el creador de una clase de modelos relacionales de organismos vivos , llamados sistemas, que ideó para capturar las capacidades mínimas que un sistema material necesitaría para ser uno de los organismos funcionales más simples que comúnmente se dice que estar vivo". En este tipo de sistema, representa el metabolismo y los subsistemas de "reparación" de un organismo simple, por ejemplo, moléculas de ARN "reparadoras" activas. Así, su modo de determinar o "definir" la vida en cualquier sistema dado es un modo funcional, no material; aunque sí consideró en sus informes publicados en la década de 1970 realizaciones dinámicas específicas de los sistemas más simples en términos de enzimas ( ), ARN ( ) y ADN funcional duplicado (su -mapping).
Sin embargo, fue aún más lejos en esta dirección al afirmar que cuando se estudia un sistema complejo , uno "puede descartar la materia y estudiar la organización" para aprender aquellas cosas que son esenciales para definir en general toda una clase de sistemas. Sin embargo, esto ha sido tomado demasiado literalmente por algunos de sus antiguos alumnos que no han asimilado completamente el mandato de Robert Rosen de la necesidad de una teoría de realizaciones dinámicas de tales componentes abstractos en forma molecular específica para cerrar el ciclo del modelado [ aclaración necesario ] para los organismos funcionales más simples (como, por ejemplo, algas o microorganismos unicelulares ). [13] Apoyó esta afirmación (que en realidad atribuyó a Nicolas Rashevsky ) basándose en el hecho de que los organismos vivos son una clase de sistemas con una gama extremadamente amplia de "ingredientes" materiales, diferentes estructuras, diferentes hábitats, diferentes modos de vida y reproducción y, sin embargo, de alguna manera somos capaces de reconocerlos a todos como organismos vivos o funcionales, sin ser por ello vitalistas .
Su enfoque, al igual que las últimas teorías de Rashevsky sobre conjuntos organísmicos, [14] [15] enfatiza la organización biológica sobre la estructura molecular en un intento de eludir las relaciones estructura-funcionalidad que son importantes para todos los biólogos experimentales, incluidos los fisiólogos . Por el contrario, un estudio de los detalles materiales específicos de cualquier organismo determinado, o incluso de un tipo de organismo, sólo nos dirá cómo ese tipo de organismo "lo hace". Un estudio de este tipo no aborda lo que es común a todos los organismos funcionales, es decir, la "vida". Por lo tanto, los enfoques relacionales de la biología teórica nos permitirían estudiar organismos de manera que preserven aquellas cualidades esenciales que estamos tratando de aprender y que son comunes sólo a los organismos funcionales .
El enfoque de Robert Rosen pertenece conceptualmente a lo que ahora se conoce como biología funcional , así como a biología de sistemas complejos , aunque en una forma matemática muy abstracta.
Rosen también cuestionó lo que él creía que eran muchos aspectos de las interpretaciones dominantes de la bioquímica y la genética . Se opone a la idea de que los aspectos funcionales de los sistemas biológicos puedan investigarse a través de un enfoque material. Un ejemplo: Rosen cuestiona que la capacidad funcional de una proteína biológicamente activa pueda investigarse únicamente utilizando la secuencia de aminoácidos genéticamente codificada . Esto se debe a que, dijo, una proteína debe someterse a un proceso de plegamiento para alcanzar su forma tridimensional característica antes de que pueda volverse funcionalmente activa en el sistema. Sin embargo, sólo la secuencia de aminoácidos está codificada genéticamente. Los mecanismos por los que se pliegan las proteínas no se conocen del todo. Concluyó, basándose en ejemplos como este, que el fenotipo no siempre puede atribuirse directamente al genotipo y que el aspecto químicamente activo de una proteína biológicamente activa depende de algo más que la secuencia de aminoácidos a partir de la cual se construyó: debe haber alguna Hay otros factores importantes en juego, que sin embargo no intentó especificar ni precisar.
Ciertas preguntas sobre los argumentos matemáticos de Rosen surgieron en un artículo escrito por Christopher Landauer y Kirstie L. Bellman [16] que afirmaba que algunas de las formulaciones matemáticas utilizadas por Rosen son problemáticas desde un punto de vista lógico. Quizás valga la pena señalar, sin embargo, que estas cuestiones también fueron planteadas hace mucho tiempo por Bertrand Russell y Alfred North Whitehead en sus famosos Principia Mathematica en relación con las antinomias de la teoría de conjuntos . Como la formulación matemática de Rosen en sus artículos anteriores también se basaba en la teoría de conjuntos y la categoría de conjuntos, estas cuestiones han resurgido naturalmente. Sin embargo, estas cuestiones han sido abordadas ahora por Robert Rosen en su reciente libro Essays on Life Itself , publicado póstumamente en 2000. Además, estos problemas básicos de formulaciones matemáticas de sistemas ya habían sido resueltos por otros autores ya en 1973 utilizando el lema de Yoneda en teoría de categorías y la construcción funcional asociada en categorías con estructura (matemática). [17] [18] Tales extensiones de sistemas de teoría de categorías generales que evitan las paradojas de la teoría de conjuntos se basan en el enfoque categórico de William Lawvere y sus extensiones al álgebra de dimensiones superiores . La extensión matemática y lógica de los sistemas de replicación metabólica a sistemas generalizados , o G-MR , también implicó una serie de cartas reconocidas intercambiadas entre Robert Rosen y estos últimos autores durante los años 1967-1980, así como cartas intercambiadas con Nicolas Rashevsky hasta 1972.
Las ideas de Rosen son cada vez más aceptadas en la biología teórica y existen varias discusiones actuales. [19] [20] [21] [22] Uno de sus principales resultados, como se explica en su libro Life Itself (1991), fue la inesperada conclusión de que los sistemas ( M , R ) no pueden ser simulados por máquinas de Turing .
Erwin Schrödinger analizó cuestiones de genética cuántica en su famoso libro de 1945, ¿ Qué es la vida? Estos fueron discutidos críticamente por Rosen en Life Itself y en su libro posterior Essays on Life Itself . [23]
Los sistemas ( M,R ) constituyen sólo una de varias teorías actuales de la vida, incluido el quimiotón [24] de Tibor Gánti , el hiperciclo de Manfred Eigen y Peter Schuster , [25] [26] [27] la autopoiesis (o autoconstrucción) ) [28] de Humberto Maturana y Francisco Varela , y los conjuntos autocatalíticos [29] de Stuart Kauffman , similar a una propuesta anterior de Freeman Dyson . [30] Todos estos (incluidos los sistemas ( M,R )) encontraron su inspiración original en el libro de Erwin Schrödinger ¿ Qué es la vida? [31] pero al principio parecen tener poco en común entre sí, en gran parte porque los autores no se comunicaron entre sí y ninguno de ellos hizo referencia en sus publicaciones principales a ninguna de las otras teorías. Sin embargo, hay más similitudes de las que parecen obvias a primera vista, por ejemplo entre Gánti y Rosen. [32] Hasta hace poco [33] [34] [35] casi no ha habido intentos de comparar las diferentes teorías y discutirlas juntas.
Algunos autores equiparan los modelos del origen de la vida con LUCA, el último ancestro común universal de toda la vida existente. [36] Se trata de un grave error resultante de no reconocer que L se refiere al último ancestro común, no al primer ancestro, que es mucho más antiguo: una gran cantidad de evolución ocurrió antes de la aparición de LUCA. [37]
Gill y Forterre expresaron el punto esencial de la siguiente manera: [38]
LUCA no debe confundirse con la primera célula, sino que fue producto de un largo período de evolución. Ser el "último" significa que LUCA fue precedido por una larga sucesión de "antepasados" más antiguos.
Rosen escribió varios libros y muchos artículos. Una selección de sus libros publicados es la siguiente:
Publicado póstumamente:
Biología de sistemas complejos y lógica de la vida en memoria de Robert Rosen
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