El estructuralismo biológico o de procesos es una escuela de pensamiento biológico que se opone a una explicación exclusivamente darwinista o adaptacionista de la selección natural , tal como se describe en la síntesis moderna del siglo XX . Propone, en cambio, que la evolución está guiada de manera diferente , por fuerzas físicas que dan forma al desarrollo del cuerpo de un animal, y a veces implica que estas fuerzas reemplazan a la selección por completo.
Los estructuralistas han propuesto diferentes mecanismos que podrían haber guiado la formación de los planes corporales . Antes de Darwin, Étienne Geoffroy Saint-Hilaire argumentó que los animales compartían partes homólogas y que si una se agrandaba, las otras se reducirían en compensación. Después de Darwin, D'Arcy Thompson insinuó el vitalismo y ofreció explicaciones geométricas en su clásico libro de 1917 Sobre el crecimiento y la forma . Adolf Seilacher sugirió la inflación mecánica para las estructuras "pneu" en fósiles de la biota ediacárica como Dickinsonia . Günter P. Wagner defendió el sesgo del desarrollo, las restricciones estructurales en el desarrollo embrionario . Stuart Kauffman favoreció la autoorganización , la idea de que la estructura compleja emerge holística y espontáneamente de la interacción dinámica de todas las partes de un organismo . Michael Denton defendió las leyes de la forma por las cuales los universales platónicos o "Tipos" se autoorganizan. Stephen J. Gould y Richard Lewontin propusieron "enjutas" biológicas , características creadas como subproducto de la adaptación de estructuras cercanas. Gerd B. Müller y Stuart A. Newman argumentaron que la aparición en el registro fósil de la mayoría de los filos en la explosión cámbrica fue una evolución "premendeliana" [a] causada por factores físicos. Brian Goodwin , descrito por Wagner como parte de "un movimiento marginal en biología evolutiva", [2] niega que la complejidad biológica pueda reducirse a la selección natural y argumenta que la formación de patrones está impulsada por campos morfogenéticos .
Los biólogos darwinistas han criticado el estructuralismo, enfatizando que hay abundante evidencia de que la selección natural es efectiva y, a partir de la homología profunda , de que los genes han estado involucrados en la configuración de los organismos a lo largo de la historia evolutiva . Aceptan que algunas estructuras, como la membrana celular , se autoensamblan, pero niegan la capacidad de la autoorganización para impulsar la evolución a gran escala.
En 1830, Étienne Geoffroy Saint-Hilaire argumentó un caso estructuralista contra la posición funcionalista ( teleológica ) de Georges Cuvier . Geoffroy creía que las homologías de estructura entre animales indicaban que compartían un patrón ideal; estas no implicaban evolución sino una unidad de plan, una ley de la naturaleza. [b] Creía además que si una parte estaba más desarrollada dentro de una estructura, las otras partes necesariamente se reducirían en compensación, ya que la naturaleza siempre usaba los mismos materiales: si se usaban más de ellos para una característica, había menos disponible para las demás. [4]
En su "excéntrico y hermoso" [5] libro de 1917 On Growth and Form , D'Arcy Wentworth Thompson revisó la vieja idea de las " leyes universales de la forma " para explicar las formas observadas de los organismos vivos. [1] El escritor científico Philip Ball afirma que Thompson "presenta los principios matemáticos como una agencia modeladora que puede reemplazar a la selección natural, mostrando cómo las estructuras del mundo viviente a menudo reflejan las de la naturaleza inorgánica", y señala su "frustración ante las explicaciones ' Just So ' de la morfología ofrecidas por los darwinistas". En cambio, escribe Ball, Thompson explica en detalle cómo no es la herencia sino las fuerzas físicas las que gobiernan la forma biológica. [6] El filósofo de la biología Michael Ruse escribió de manera similar que Thompson "tenía poco tiempo para la selección natural", prefiriendo ciertamente las "explicaciones mecánicas" y posiblemente desviándose hacia el vitalismo . [1]
Al igual que Thompson, el paleontólogo Adolf Seilacher hizo hincapié en las limitaciones de fabricación de la forma. Interpretó fósiles como Dickinsonia en la biota de Ediacara como estructuras "pneu" determinadas por la inflación mecánica, como un colchón de aire acolchado , en lugar de haber sido impulsadas por la selección natural. [7] [8]
En su libro de 2014 Homología, genes e innovación evolutiva , el biólogo evolutivo Günter P. Wagner aboga por "el estudio de la novedad como algo distinto de la adaptación". Define la novedad como algo que ocurre cuando alguna parte del cuerpo desarrolla una existencia individual y cuasi independiente, en otras palabras, como una estructura distinta y reconocible, lo que implica que podría ocurrir antes de que la selección natural comience a adaptar la estructura para alguna función. [2] [9] Forma una imagen estructuralista de la biología del desarrollo evolutivo , utilizando evidencia empírica, argumentando que la homología y la novedad biológica son aspectos clave que requieren explicación, y que el sesgo del desarrollo (es decir, las restricciones estructurales en el desarrollo embrionario) es una explicación clave para estos. [10] [11]
El biólogo matemático Stuart Kauffman sugirió en 1993 que la autoorganización puede desempeñar un papel junto con la selección natural en tres áreas de la biología evolutiva , a saber, la dinámica de poblaciones , la evolución molecular y la morfogénesis . Con respecto a la biología molecular, Kauffman ha sido criticado por ignorar el papel de la energía en el impulso de las reacciones bioquímicas en las células, que pueden llamarse con justicia autocatalizadoras pero que no se autoorganizan simplemente. [12]
El bioquímico Michael Denton ha defendido la autoorganización desde el punto de vista estructuralista. En un artículo de 2013, afirmó que «las formas básicas del mundo natural —los tipos— son inmanentes a la naturaleza y están determinadas por un conjunto de leyes biológicas naturales especiales, las llamadas «leyes de la forma»». Afirma que estos «patrones y formas recurrentes» son « universales genuinos ». [c] En esta perspectiva, la forma no está determinada por la selección natural, sino por «propiedades autoorganizativas de categorías particulares de materia» y por «un ajuste fino cósmico de las leyes de la naturaleza». [14] El bioquímico Laurence A. Moran ha criticado a Denton por ser antidarwinista y partidario del creacionismo . [15]
En 1979, influenciados por Seilacher entre otros, el paleontólogo Stephen J. Gould y el genetista de poblaciones Richard Lewontin escribieron lo que Wagner llamó "el manifiesto estructuralista más influyente", " Las enjutas de San Marco y el paradigma panglosiano ". [16] [2] Señalaron que las características biológicas (como las enjutas arquitectónicas ) no necesariamente tenían la adaptación como su causa directa. En cambio, los arquitectos no pudieron evitar crear pequeñas áreas triangulares entre arcos y pilares , ya que los arcos necesitan (evolucionar) para ser curvados y los pilares necesitan ser verticales. Las enjutas resultantes son exaptaciones , consecuencias de otros cambios evolutivos. La evolución, argumentaron, no seleccionó un mentón humano saliente: en cambio, reducir la longitud de la fila de dientes dejó la mandíbula sobresaliendo. [2]
Los estructuralistas extremos como Gerd B. Müller y Stuart A. Newman, heredando el punto de vista de D'Arcy Thompson, han propuesto que las leyes físicas de la estructura, no la genética , gobiernan las diversificaciones importantes como la explosión cámbrica , seguida más tarde por mecanismos genéticos cooptados. [17] [18] Argumentaron además que hubo una fase "premendeliana" de la evolución de los animales, que involucraba fuerzas físicas, antes de que los genes tomaran el control. [17] [19] Los biólogos darwinistas admiten libremente que factores físicos como la tensión superficial pueden causar autoensamblaje , pero insisten en que los genes juegan un papel crucial. Señalan, por ejemplo, que las homologías profundas entre grupos de organismos ampliamente separados, como las vías de señalización y los factores de transcripción de los coanoflagelados y los metazoos , demuestran que los genes han estado involucrados a lo largo de la historia evolutiva . [20]
Lo que Wagner llama "un movimiento marginal en la biología evolutiva", [2] la forma de estructuralismo ejemplificada por Brian Goodwin , [2] [21] niega efectivamente que la selección natural sea importante, [2] [22] o al menos que la complejidad biológica pudiera reducirse a la selección natural. [22] [23] Esto condujo a un conflicto con darwinistas como Richard Dawkins . [24] Goodwin relacionó el viejo concepto de un campo morfogenético con la distribución espacial de señales químicas en un embrión en desarrollo. [25] Demostró con un modelo matemático que una variedad de patrones podrían formarse eligiendo valores de parámetros para establecer patrones geométricos estáticos u oscilaciones dinámicas, [22] [23] lo que implica que el sistema de señalización involucrado era de alguna manera una alternativa a la selección natural. [15] Dawkins comentó: "Él piensa que es antidarwinista, aunque no puede serlo, porque no tiene una explicación alternativa". [26]
Si bien están de acuerdo en que existen mecanismos de formación de patrones como los descritos por Goodwin, los biólogos Richard Dawkins, Stephen J. Gould, Lynn Margulis y Steve Jones han criticado a Goodwin por sugerir que la señalización química constituye una alternativa a la selección natural. [15]
Moran, un "bioquímico escéptico", comenta que "estructuralismo" es una "nueva palabra de moda... que seguramente impresionará a la multitud creacionista porque nadie entiende lo que significa, pero suena muy 'científico' y filosófico". [15] El filósofo de la ciencia Paul E. Griffiths escribe que los estructuralistas "ven esta estructuración del espacio de posibilidad biológica como parte de la estructura física fundamental de la naturaleza. Pero los fenómenos de inercia filogenética y restricción del desarrollo no apoyan esta interpretación. Estos fenómenos muestran que las vías evolutivas disponibles para un organismo son una función de la estructura de desarrollo del organismo". [27]
Moran resume: "No hay nada en la ciencia que respalde las opiniones de los estructuralistas. Tenemos explicaciones perfectamente válidas de por qué los abejorros son diferentes de los hongos y de por qué todos los vertebrados tienen vértebras y no exoesqueletos. No hay evidencia que respalde la idea de que si se reproduce la cinta de la vida, ésta se parecerá en algo a lo que vemos hoy. Se puede estar seguro de que cuando se visite otro planeta no se encontrarán vertebrados". [15]
El biólogo evolutivo del desarrollo Lewis Held escribió que "la noción de que los aspectos de la anatomía pueden explicarse por fuerzas físicas (como el agrietamiento por expansión) fue defendida unos 100 años antes en On Growth and Form de D'Arcy Thompson de 1917 y en The Curves of Life de Theodore Cook de 1914. [d] Durante el siglo transcurrido, se ha propuesto que varios rasgos surgen mecánicamente en lugar de genéticamente : circunvoluciones cerebrales, condensaciones de cartílago, corrugaciones de flores, cúspides de dientes y otolitos de peces. A esta lista estrafalaria ahora podemos agregar la sonrisa torcida del cocodrilo, o al menos la piel agrietada que lo rodea". [e] [28]
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