El estructuralismo biológico o de procesos es una escuela de pensamiento biológico que se opone a una explicación exclusivamente darwiniana o adaptacionista de la selección natural , tal como se describe en la síntesis moderna del siglo XX . En cambio, propone que la evolución está guiada de manera diferente , básicamente por fuerzas más o menos físicas que dan forma al desarrollo del cuerpo de un animal, y a veces implica que estas fuerzas reemplazan por completo a la selección.
Los estructuralistas han propuesto diferentes mecanismos que podrían haber guiado la formación de 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 libro clásico de 1917 Sobre crecimiento y forma . Adolf Seilacher sugirió la inflación mecánica para las estructuras "pneu" en los fósiles de la biota de Ediacara, como Dickinsonia . Günter P. Wagner defendió el sesgo del desarrollo y las limitaciones estructurales del desarrollo embrionario . Stuart Kauffman estaba a favor de la autoorganización , la idea de que una estructura compleja emerge de manera integral y espontánea de la interacción dinámica de todas las partes de un organismo . Michael Denton defendió las leyes de la forma mediante las cuales los universales o "tipos" platónicos 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 actuales en la explosión del Cámbrico fue una evolución "premendeliana" 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 sostiene que la formación de patrones está impulsada por campos morfogenéticos .
Los biólogos darwinianos han criticado el estructuralismo, enfatizando que hay abundante evidencia tanto de que la selección natural es efectiva como, a partir de una profunda homología , 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 defendió un caso estructuralista contra la posición funcionalista ( teleológica ) de Georges Cuvier . Geoffroy creía que las homologías estructurales entre animales indicaban que compartían un patrón ideal; éstos 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 para una función, menos había disponible para la otra. otros. [4]
En su libro "excéntrico y hermoso" [5] de 1917 Sobre crecimiento y forma , 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 de configuración que puede reemplazar a la selección natural, mostrando cómo las estructuras del mundo viviente a menudo hacen eco de las de la naturaleza inorgánica", y señala su "frustración por la ' justa ' Así , "explicaciones de la morfología ofrecidas por los darwinistas". En cambio, escribe Ball, Thompson explica 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 "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 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 a diferencia de la adaptación". Define la novedad como algo que ocurre cuando alguna parte del cuerpo desarrolla una existencia individual y casi 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 evolutiva del desarrollo , 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, limitaciones 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 reacciones bioquímicas en las células, que con justicia pueden llamarse autocatalizadoras pero que no se autoorganizan simplemente. [12]
El bioquímico Michael Denton ha defendido un argumento estructuralista a favor de la autoorganización. 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] Desde este punto de vista, la forma no está determinada por la selección natural, sino por "propiedades autoorganizadoras de categorías particulares de materia" y por "el ajuste cósmico de las leyes de la naturaleza". [14] Denton ha sido criticado por el bioquímico Laurence A. Moran por ser antidarwiniano y favorecedor 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 panglossiano ". [16] [2] Señalaron que las características biológicas (como las enjutas arquitectónicas ) no necesariamente tenían la adaptación como causa directa. En cambio, los arquitectos no pudieron evitar crear pequeñas áreas triangulares entre arcos y pilares , ya que los arcos deben (evolucionar) ser curvos y los pilares deben ser verticales. Las enjutas resultantes son exaptaciones , consecuencias de otros cambios evolutivos. La evolución, argumentaron, no seleccionó un mentón humano protuberante: en cambio, la reducción de la longitud de la fila de dientes dejó la mandíbula protuberante. [2]
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 principales diversificaciones, 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 darwinianos admiten libremente que factores físicos como la tensión superficial pueden provocar el autoensamblaje , pero insisten en que los genes desempeñan un papel crucial. Señalan, por ejemplo, que profundas homologías entre grupos de organismos ampliamente separados, como las vías de señalización y los factores de transcripción de coanoflagelados y 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 podría reducirse a la selección natural. [22] [23] Esto llevó a un conflicto con darwinistas como Richard Dawkins . [24] Goodwin relacionó el antiguo concepto de campo morfogenético con la distribución espacial de señales químicas en un embrión en desarrollo. [25] Demostró con un modelo matemático que se podía formar una variedad de patrones eligiendo valores de parámetros para configurar patrones geométricos estáticos u oscilaciones dinámicas, [22] [23] implicando que el sistema de señalización involucrado era de alguna manera una alternativa al natural. selección. [15] Dawkins comentó: "Él piensa que es antidarwiniano, 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 garantiza impresionar 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 respaldan esta interpretación. Estos Los 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 los puntos de vista de los estructuralistas. Tenemos explicaciones perfectamente buenas de por qué los abejorros son diferentes de los hongos y por qué todos los vertebrados tienen vértebras y no exoesqueletos. No hay evidencia que respalde la idea de que si se repite el "La cinta de vida se parecerá en algo a lo que vemos hoy. Puedes estar seguro de que cuando visites otro planeta no encontrarás vertebrados". [15]
El biólogo evolutivo del desarrollo Lewis Held escribió que "La noción de que aspectos de la anatomía pueden explicarse mediante fuerzas físicas (como el agrietamiento por expansión) fue defendida ~ 100 años antes en On Growth and Form de 1917 de D'Arcy Thompson y en el libro de 1914 de Theodore Cook". Las curvas de la vida [ d] A lo largo del siglo transcurrido, se ha propuesto que varios rasgos surgieron mecánicamente más que genéticamente : circunvoluciones cerebrales, condensaciones de cartílago, corrugaciones florales, cúspides dentales y otolitos de peces. A esta extravagante lista ahora podemos agregar los. sonrisa torcida del cocodrilo, o al menos la piel agrietada que lo rodea." [mi] [28]
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