La homeostasis no existe: revolución en la teoría sistémica

Hace menos de un mes se publicó en Nature un hallazgo que, si se confirma, revolucionará la biología -y, a la larga, la psicología y la psicoterapia, sobre todo sistémica.

Los biólogos lo sospechan; los psicólogos y coaches, en cambio, ni se lo imaginan. Pero su forma de entender su trabajo, su modus operandi, tiene los días contados.

La peligrosa idea de este artículo, el germen de la revolución, es engañosamente simple:

La homeostasis no existe.

Es un mito, una falsedad. O más bien, una verdad a medias. Explica sólo un trozo de la realidad; es únicamente un caso límite de una teoría más amplia -como la teoría gravitatoria de Newton es en realidad parte de la relatividad general de Einstein.

Pero ¿por qué es tan revolucionario afirmar que la homeostasis no existe? Para entenderlo debemos dar un breve paseo por la historia de las ideas, empezando por el hallazgo en cuestión (que resumo a partir del abstract). (Los interesados en las implicaciones terapéuticas pueden ahorrarse este paseo e ir directamente al final del artículo).

La bacteria que predice el futuro

Escherichia coliEsta es Escherichia coli, una bacteria que vive en el intestino humano. Casi siempre benéfica, sintetiza vitaminas K y B y contribuye a la saludable biodiversidad de la flora intestinal; algunas de sus variantes, sin embargo, causan envenenamiento alimenticio. (Por eso debemos lavar bien las verduras antes de comerlas). Escherichia, además, es fácil de cultivar y de una estructura genética relativamente simple por lo que se usa extensamente en investigación. Al igual que la mosca Drosophila melanogaster, es lo que se llama “organismo modelo“.

Más o menos a los dos días de nacido, el intestino del bebé ya contiene Escherichia coli -que ha llegado allí en su comida o bebida. Luego de recorrer el tracto digestivo se aloja en el intestino grueso y se queda allí para siempre -al menos en quienes comen de manera equilibrada. La travesía conduce a Escherichia por entornos bioquímicos muy distintos; en concreto, pasa de uno rico en lactosa a uno rico en maltosa (dos hidratos de carbono). Por ende, las colonias de Escherichia deben cambiar de fuente alimenticia siguiendo una secuencia estable y predecible repetida miles de millones de veces a lo largo de la evolución (lo que es crucial por razones que más adelante se explican).

Amir Mitchell y su equipo del Instituto Weizmann (Tel Aviv) expusieron a colonias de Escherichia coli a la lactosa. Descubrieron que la bacteria reacciona activando una gran cantidad de genes metabolizadores de lactosa y una pequeña de genes metabolizadores de maltosa. En otras palabras, la bacteria comienza a prepararse para un futuro entorno rico en maltosa -aunque el presente sólo contenga lactosa. Más aún: la bacteria parece tomar la lactosa como indicador de una futura maltosa.

Escherichia y el perro de Pavlov

I. PavlovMitchell hace una comparación tan fértil como audaz: a lo largo de varias generaciones de algoritmo evolutivo una colonia de Escherichia actúa como un “perro de Pavlov” colectivo -capaz de responder al condicionamiento clásico, de aprender la secuencia de los eventos y anticiparse a ellos con su conducta.

Pavlov, como sabemos, hizo pasar a su famoso perro por una secuencia invariante de estímulos:

  1. Primero, el “estímulo incondicionado” (EI), generalmente comida. Este estímulo incondicionado suscita en el perro una “respuesta no condicionada”, en este caso la salivación;
  2. Y luego, el “estímulo neutral” (luego “condicionado”, EC), por ejemplo una campanada. (En aras de la precisión cabe señalar que en el diseño original pavloviano 1 y 2 eran simultáneos).

Tras algunas repeticiones de esta secuencia el perro termina por responder al “estímulo neutral” con la misma “respuesta” de salivación, ahora ya condicionada (RC). Esto es, aprende a entender el estímulo condicionado como indicador de un futuro estímulo incondicionado. (Esta interpretación del condicionamiento clásico hará echar chispas a los conductistas “duros” pero coincide con el modelo predictivo de Rescorla y Wagner, según el cual lo que el organismo aprende no es una mera asociación entre E y R sino la discrepancia entre lo que anticipa que ocurrirá y lo que ocurre en realidad).

En el caso de Escherichia, la lactosa es el EI, la maltosa el EC y los genes que la metabolizan la RC. Como si la colonia se dijera: “¡Lactosa! Eso significa que pronto llegaré a la maltosa. ¡Mejor que me prepare desde ya!”

Aprendendiendo a desaprender: Escherichia y extinción

Pavlov, un genio como pocos, descubrió que lo que puede aprenderse también se puede desaprender (fenómeno llamado extinción): un organismo condicionado para responder al EC con la RC dejará de hacerlo si es sometido repetidamente sólo al EC (originalmente “estímulo neutral”). El perro que babea con la campana porque la ha oído cada vez que le dan comida dejará de babear eventualmente si se toca muchas veces la campana en ausencia de comida. (Muchas, muchas veces; extinguir una respuesta es harto más laborioso que condicionarla).

Intrigados, Mitchell y su equipo se arriesgaron a probar esta hipótesis pavloviana: si Escherichia aprende ¿podrá desaprender? Sometieron a una colonia únicamente a lactosa durante varias generaciones y descubrieron que, en efecto, las bacterias resultantes dejan de “prepararse” activando únicamente los genes metabólicos de lactosa.

Para aquilatar el alcance de su hallazgo (bien podría ser Escherichia una suerte de Einstein de los microorganismos), Mitchell repitió el experimento sobre la levadura de la cerveza negra (Saccharomyces cerevisiae), un “organismo modelo” muy distinto: Escherichia es una bacteria (procariota) que ha evolucionado naturalmente a lo largo de millones de años, Saccharomyces un hongo (eucariota) modificado por sólo siete u ocho milenios de selección artificial a manos de los cerveceros. Sometió las colonias de levadura a la secuencia de cambios típicos de la fermentación de cerveza, primero en el orden natural y luego a la inversa. La levadura que sufrió el orden natural sobrevivió mucho mejor que la otra; en consecuencia, la evolución la ha hecho más apta para responder no sólo a ciertos sucesos individuales sino a una secuencia determinada de ellos. Una vez más, el microorganismo se desempeñó como un perro de Pavlov colectivo.

“Vivir es esculpir el tiempo” y el cerebro como sistema darwinista: los locos tenían razón

Las implicaciones de este hallazgo en filosofía, psicología y biología son inauditas y abrumadoras. Me limitaré a unas pocas.

Ante todo, una advertencia: no es que las bacterias “adivinen” el futuro merced a algún ente supernatural. No hace falta apelar a (pseudo)explicaciones metafísicas como el “alma“, el “élan vital“, el “inconsciente colectivo“, la “energía”, los “campos mórficos” y demás ilusiones del idealismo desbocado. Es que las colonias de bacterias que evolucionan en entornos que atraviesan cambios estables y predecibles terminan por codificar en su estructura genética la secuencia de dichos cambios -de forma que los primeros estímulos facilitan la manifestación de los genes que servirán para adaptarse a los estímulos subsiguientes, pero no a la inversa.

La capacidad pavloviana de los organismos unicelulares crea, desde cierta perspectiva evolucionista, un enigma. Al dedicar parte de su actividad a prepararse para la maltosa la bacteria “malgasta” un poco de su preciosa energía; en concreto, los genes que no le servirán para alimentarse de la lactosa en que ahora vive. Es razonable esperar que la selección natural favorezca a las bacterias capaces de aprovechar más la lactosa disponible en este momento -las cuales, después de todo, hacen mejor uso inmediato de sus recursos.

Pero no: la evolución no favorece las respuestas a las condiciones inmediatas sino la capacidad de anticiparse a las futuras. La anticipación supone un gasto de energía a corto plazo a cambio de mejores probabilidades de supervivencia a largo plazo. Es decir, la evolución crea organismos “futuribles”, organismos que viven merced a la continua anticipación de los eventos. En palabras de Mitchell:

Nuestro trabajo indica que la anticipación del entorno es un rasgo adaptativo que ha sido seleccionado repetidamente a lo largo de la evolución y que puede ser, por tanto, ubicuo en biología.

Como sugiero en otro lugar, vivir es esculpir el tiempo, no sólo para los humanos sino a lo largo y ancho del árbol de la vida y a partir de los unicelulares.

Desde luego, esto ya lo insinuaron, de formas distintas, muchos “locos” de la ciencia: Bateson (en El temor de los ángeles), Maturana y Varela con su “autopoiesis” y Popper al sugerir que “la única diferencia entre Einstein y una ameba es que cuando Einstein se equivoca no tiene por qué morirse”; lo dijo mucho mejor George Kelly al afirmar que “la esencia de la vida es la anticipación”; y antes que todos, Hayek en The Sensory Order. Coincide a grandes rasgos con la “filosofía del proceso” de Whitehead, el conatus de Spinoza y la terceridad de Peirce-tres filósofos que admiro. Se puede resumir en la frase “vivir es el proceso de tender un puente entre el pasado y el futuro” (que he desarrollado aquí).

Asimismo, podemos invertir la analogía de Mitchell (como lo hizo hace un par de décadas Gerald Edelman con un éxito rotundo). No es que las colonias sometidas a la evolución se comporten como perros de Pavlov colectivos. Es que el sistema nervioso del perro de Pavlov es una colonia celular que se organiza de manera darwinista.

Ideas formidables, sí, pero especulativas -hasta ahora: resulta que todos esos locos ¡estaban en lo cierto!

Implicaciones terapéuticas: la homeostasis como justificación

W. CannonUno de los supuestos básicos de la biología es la homeostasis (descrita por Walter Cannon en 1929): la capacidad de un organismo o sistema de contrarrestar los cambios o estímulos para conservar un “equilibrio” interno.

Muchos terapeutas sistémicos usan este supuesto para explicar tanto el origen de los trastornos como su resistencia al cambio: el “sistema familiar”, dicen, “usa el síntoma para mantener la homeostasis”; las familias no hacen las tareas o faltan a las sesiones “porque los cambios que induce la terapia están rompiendo la homeostasis”. Así empleada, la noción de homeostasis no es más que una variante de la “teoría del defecto de fábrica“: una pseudoexplicación justificadora del fracaso terapéutico.

Pues bien: una sencilla reflexión muestra que, según la homeostasis, los organismos responden únicamente al pasado; esto es, que la respuesta de un organismo es directamente proporcional al estímulo que la suscita -y tiene por objeto anular sus efectos manteniendo el equilibrio. Así, para entender una conducta hay que mirar al pasado en pos de la secuencia de estímulos que causó dicha conducta. (A esto Kelly le llamó “explicación secuencial”).

En palabras más simples, esto significa que mi propia vida es efecto de las experiencias que hemos tenido. Como si el pasado fuese una fuerza que me empuja hacia el destino -y yo el peso muerto incapaz de oponer resistencia. ¿Por qué no puedo cambiar? Porque “el mundo me ha hecho así”. Y como no es posible alterar el pasado, ¡no hay nada que hacer!

Una visión triste y desesperanzadora que se convierte en justificación y profecía autocumplidora: “si no puedo cambiar ¿para qué intentarlo?”

El pasado es la estela del barco

En vez de verlo como la causa de nuestro ser actual podemos entender el pasado como la estela que vamos dejando a medida que atravesamos el universo.

veleroUn velero deja una estela, un rastro sobre el agua. Ese rastro apunta en dirección opuesta a la proa del velero. ¿Condena eso al velero a seguir esa dirección?

No. Porque el barco es causa, no consecuencia, de la estela. Y nosotros causamos nuestro pasado, no somos causados por él (aunque en virtud de nuestras decisiones nos encontremos de repente en un lugar inesperado, así como el velero puede toparse con una tormenta porque viró a babor en vez de a estribor).

¿Por qué no existe la homeostasis?

El hallazgo de Mitchell demuestra que la homeostasis no existe; o mejor, que es un caso límite de un fenómeno más amplio. Los organismos (incluso los unicelulares) nunca responden al pasado sino al futuro que anticipan en función de él. La respuesta no es proporcional al estímulo sino a las condiciones futuras que el organismo predice en función del estímulo. El organismo no intenta “compensar” los cambios para volver a un mítico “equilibrio”; intenta adelantarse a los cambios futuros para ampliar su capacidad de respuesta.

Por tanto, para entender el comportamiento de un ser vivo no hay que mirar hacia el pasado sino hacia el futuro tal y como el organismo lo anticipa, en virtud de los estímulos pasados y a través de su conducta -que es inherentemente adaptativa una vez que comprendemos este “futuro anticipado”.

Así, cuando alguien actúa de forma extraña, bizarra o violenta, no hemos de preguntar “¿cuál fue la causa?” sino “¿qué estaba intentando evitar? ¿A qué escenario anticipado intentaba adelantarse al actuar de ese modo?” Y cuando las familias se rehúsan a “hacer la tarea” no es que se estén “resistiendo”: es que no hemos sabido acomodar nuestras intervenciones a su estructura anticipatoria -casi siempre, porque tampoco hemos sido capaces de entenderlas y resonar con ellas.

Somos nosotros, los terapeutas y agentes del cambio, quienes generamos la “resistencia”; no las familias ni sus “defectos de fábrica”. Y la generamos cuando nos hundimos en el pasado en vez de arrojarnos al futuro.

¿Y la revolución?

Pero ¿por qué el fin de la homeostasis anuncia una revolución en la terapia?

La respuesta ¡en la próxima entrega!

22 thoughts on “La homeostasis no existe: revolución en la teoría sistémica

  1. Muy interesante. Sin embargo, me aparecen algunos puntos en los que me confundo: p.e., parece que la homeostasis puede existir (como motivación de equilibrio o estabilidad), sólo que al igual que Rescorla-Wagner, se ve impactada por predicciones (o por información de cualquier procedencia temporal al final) ¿no? La frase final de que “para entender el comportamiento de un ser vivo no hay que mirar hacia el pasado sino hacia el futuro tal y como el organismo lo anticipa”, ¿no atenta además contra la presunción de “el fin de las escuelas psicoterapéuticas”? (si el psicoanálisis que llamas “científico” es válido como facilitador de cambio, el pasado lo es; por cierto, faltaba el remate de ese artículo ¿no? es que estaba muy bueno). Por último, hace unos días hojeando una revista llamada Redes de dic 06 en que mi compañera de despacho, Mar Borrego, publicaba algo con Ricardo Ramos, vas y apareces en un artículo sobre anamnesis, catarsis y anagnórisis (muy trabajado, impresionante); recuerdo que usabas dos ejemplos (focusing y narrativa) en que esencialmente se reprocesaba un pasado (reciente) que sugería un futuro…¿No será que el tiempo es más bien un recurso artificial y que es la información integrada de cualquier procedencia temporal la que apoya legítimamente el cambio?. Un saludo.

  2. Comparto con ud .Doc somos seres que estamos para evolucionar… asi que la homeostasis es más dinámica y no es tanto para mantener un equilibrio medio estático sino que sus procesos relacionales tienen una tolerancia que marca el ambiente en el cual se desarrolla o comparte… es decir siertas conducats son más bien adaptativas frente a una realidad de vida que no le deja evolucionar y cuando aparece ese momento de dar el salto hacia el futuro lo hace…. muy buenas sus reflexiones Doc… para mi no solo somos biología sino un proceso bio-psico-social-cultural-espiritual…. espero su proximo artículo.marco

  3. ivan coral says:

    Me parecen muy interesantes las reflexiones sobre el tema.
    Me llama la atención la visión lineal y positivista del término homeostasis, me recuerda al de un funambulo estático que evita caerse manteniendo el “equilibrio”, el término de “armonía” es más dinámico al entender de los que hacemo terapias distintas. Donde la implicaciones de los eventos pasados, de las circunstancias del presente y las mil posibilidades del futuro guían al individo en y con su entorno. Quiero mencionar dos artículos en Science hace 2 y 3 años, no tengo a la mano las fechas. El uno trata sobre un estudio de la paridad de las ardillas en relacion a la disponibilidad de su fuente alimenticia, cruzaban los datos del número de crías con la cantidad de alimento existente el año pasado y en la presente cosecha sin encontrar relación causal, misma que si se encontro al cruzar los datos de numeros de crias y alimentos cosechables el siguiente año, inclusive antes de la floración. Este estudio retrospectivo confirma la capacidad de anticipación de los seres eucariotas.
    El otro estudio en la misma revista Science observa a cierta variedad de caracoles cuyo habitat es en troncos a 15 cm del suelo, pero que en ciertos años se ubica a 120 cm, coincidiendo y anticipando con varios meses las inundaciones no estacionales.
    Hasta que punto la discusión de lo homeostático y su categoría de novedad su imposibilidad, no cae en una discusión más semántica que conceptual sobre eventos ya observados y comprobados? Agradeceré sus comentarios.

  4. Hola Ivan!
    Gracias por tus comentarios que nos abren interesantes cuestiones.

    En efecto, ya se sabía de la capacidad anticipatoria de muchas especies de organismos multicelulares. Sin embargo, es la primera vez (aunque hay un antecedente del año pasado) que se comprueba un fenómeno semejante en organismos unicelulares tan disímiles. De modo que no eran eventos observados y comprobados, hasta ahora. Media un abismo entre una ardilla y un caracol y los microorganismos como Escherichia; razón de más para sorprenderse de que la colonia de Escherichia funcione como un perro de Pavlov colectivo.

    Como menciono aquí, Popper dijo que la diferencia entre la ameba y Einstein es de grado, no de clase. La recepción de esta idea fue ambigua; algunos filósofos la comparten, la mayoría no. Pero en efecto, a juzgar por estos hallazgos, tanto Escherichia como Einstein predicen el futuro, sólo que a ritmos y alcances distintos.

    El carácter revolucionario de este hallazgo es doble. Por un lado sugiere que esta capacidad anticipatoria no se limita a organismos complejos sino que se extiende a todo lo largo del árbol de la vida; que es “ubicua” como dice el texto. Y esto modifica sustancialmente nuestra comprensión del fenómeno en sí mismo. Sabíamos ya que las células son “inteligentes” (en el sentido de que procesan información a través de su actividad para mantenerse vivas). Pero nunca que lo fuesen tanto!

    Por otro, demuestra que el algoritmo evolutivo tiende a propiciar no la capacidad de respuesta a las condiciones inmediatas sino la anticipación a futuras condiciones. Es decir, que favorece la aparición de comportamiento inteligente y anticipatorio ya desde los primeros atisbos de vida; o si lo prefieres, que conduce a incrementar la complejidad de los organismos en dirección de la predicción de su entorno. Lo que trasciende los supuestos habituales sobre la adaptabilidad y la selección natural y le otorga mayor complejidad de lo que se creía.

    Todo lo cual atañe a las bases de la cosmovisión mecanicista, por desgracia aún imperante en territorios como la psiquiatría o la psicoterapia.

    En la siguente entrega ampliaré algunas de estas ideas.
    Saludos,

  5. Hola Gustavo!
    Tocas puntos muy interesantes y que sin duda es preciso aclarar. Pienso ampliar algunos en la siguiente entrega y los anticipo con este breve comentario.

    Precisamente, lo que este hallazgo demuestra es que los organismos no buscan la estabilidad. O sea, que la “homeostasis” no tiene ese carácter universal que se le ha asignado hasta ahora; que es únicamente un caso límite de un fenómeno mucho más complejo y amplio, la adaptación al futuro de los entornos cambiantes.

    Si Escherichia quisiera estar “estable” dedicaría todos sus esfuerzos a aprovechar lo que ofrece en ese momento el entorno. Así guardaría un indiscutible equilibrio con él: “ahora hay lactosa, yo como lactosa, ¡listo!”

    Pero no es eso lo que hace. Al contrario, Escherichia crea activamente un mínimo desequilibrio con el entorno presente: “desperdicia” ciertos genes que no le servirán para digerir la lactosa -pero que la harán aprovechar mejor la maltosa que aún no está presente pero sí a punto de aparecer. (O sea que la célula, organismo simple donde los haya, ¡predice el futuro!)

    Si la célula buscase “conservar la homeostasis”, ¿para qué inducir este desequilibrio? ¡Mejor no hacer nada!

    Así, el que la homeostasis no exista significa que la vida no procura “mantener un equilibrio” sino lanzarse activamente en pos del futuro; o mejor dicho, crear activamente desequilibrios manejables y adaptativos de cara al mañana.

    Más de esto, la próxima…!
    Un abrazo,

  6. Esteban Laso says:

    Ah, por cierto… Olvidé lo de “Anamnesis, catarsis, anagnórisis” (que también se puede encontrar aquí). Me alegro de que te haya gustado, aprendí mucho al escribirlo. Digamos que las ideas de fondo que lo animan son muy semejantes a éstas, sólo que fraguadas en un molde diferente (la filosofía clásica).

    Para aclararlo un poco, no se trata de que el pasado no tenga importancia alguna; desde luego que la tiene, y mucha. No es cosa de desterrarlo de la terapia o las conversaciones orientadas al cambio, sino de modificar el modo en que es abordado, la perspectiva con que se lo trae a colación: en vez de causal, prospectiva. Nos informa sobre el futuro tal y como lo proyectan las personas, no sobre “por qué” presentan los problemas o síntomas actuales.

    Sobre los artículos del fin de las escuelas terapéuticas, estoy trabajando en la última entrega… pronto estará lista!
    Un abrazo,

  7. Carolina says:

    Eso, justo lo que necesitaba saber. Aún no he investigado más del tema, es más, apenas me entero pero me encantó.

    Gracias por compartirlo.

  8. Te felicito por el tema.Creo que nos anticipas a algo! Sin embargo, hay problemas semánticos que hay que aclarar.Primero, el sentido de la homeostasis o mejor el lugar que ocupa en ella la entropía.Si no se aclara eso, creo que tendemos a darle a la homeostasis un sentido demasiado positivista, o demasiado cómodo.La homeostasis es una respuesta dinámica en donde el paso del tiempo se lo llega a absorver en una regularidad, no del pasado, como tu dices e insistes, sino en una temporalidad anticipatoria. De ahí que la idea del futuro, de la que hablas, no resulte muy clara. En cierta medida, también está incluído el futuro en la temporalidad anticipatoria.La homeostasis es temporalidad anticipatoria.El atribuirle a la bacteria E.C. este capacidad de anticipación es una metáfora. También podemos decir o significar que el ascensor o el termostato del refrigerador se anticipa a eventos futuros.No creo que haya, con la idea de la anticipación, una capacidad distinta a la homeostasis.Tal vez, lo nuevo en esto resida en la tesis del gasto, del despilfarro (la idea de Bataille)del potlach que nos presenta la E.C. como condición de un evento futuro.Esa regularidad reivindica las ideas del sistema del gasto, de la noción de gasto en Georges Bataille en La parte maldita.
    Jorge Luis Gómez

  9. Hola!

    Bienvenido, y gracias por el comentario!

    Yo, en cambio, creo que no podemos decir de un termostato que se anticipa al futuro, mientras que un ser vivo, sí. Esa es la diferencia entre la homeostasis y la autopoiesis.

    En el caso de Escherichia, no es metafórico: está reaccionando a un evento que aún no ha sucedido, y lo hace porque es capaz de cambiarse a sí misma en diversos niveles; o sea, aprender. Eso es lo que demuestra el experimento que cito: las colonias de Escherichia son capaces de modificar su conducta para activar proteínas que les serán útiles sólo después de un período.

    El termostato, en cambio, es un sistema “activado por el error”: cuando la temperatura baja de X grados, se enciende, y se apaga cuando pasa de X+n. Y se quedará en este ciclo eternamente o hasta que se averíe alguna de sus partes, incapaz de adaptarse o modificarse a sí mismo más allá del mero cambio “encendido/apagado”.

    Así, la reducción (local) de entropía ejercida por el termostato es en realidad una derivada de su “diseño”; o si lo prefieres, la “intencionalidad” que manifiesta es “prestada”, resultante de la mente humana que sí es intencional en sentido estricto.

    Hay, por ende, un salto cualitativo y sustancial entre uno y otro; salto que me gusta considerar un descendiente del “conatus” de Spinoza y la “prehensión” de Whitehead.

    Hay un artículo de George Kampis que lo explica muy bien: “The Hermeneutics of Life”.

    Un abrazo,

  10. Juan Fernando Carpio says:

    Esteban:

    ¿Puedes darme un link al articulo de la revista Nature que mencionas al inicio del post? (Un link al articulo *en* Nature, no en el website personal de Amir Mitchell)

  11. Juan Fernando Carpio says:

    Esteban:

    Les envie el link del blogpost a profesores de la USFQ siendo un tema que parece, como señalaste, revolucionario.

    Te copio sus observaciones.
    ————————————-

    Gabriel Trueba:

    Juan Fernando,

    He leído el paper de Nature que usa Estevan Laso para su ensayo. El paper de Nature es muy interesante, el ensayo de Estevan es una interpretación incorrecta del mismo.
    El paper describe la programación genética en E. coli, para una activación secuencial de ciertas rutas metabólicas. Al ser una bacteria que sigue un ciclo: cuando ingresa un E. coli a un animal se encuentra con ambientes distintosistintos momentos, en la parte superior del tubo digestivo tiene alta cantidad de lactosa y poca maltosa, la parte baja tiene poca lactosa y alta maltosa. El comportamiento de la bacteria tiene mucho sentido porque cuando E. coli esta en el intestino delgado (alto en lactosa) utiliza lactosa y ya empieza a prepararse para su paso por el intestino grueso (alto en maltosa). E. coli no esta programado para hacer las cosas al revés. El orden de activación de genes es consistente con estos ambientes: cuando E. coli siente la presencia de lactosa prende los genes que le permiten utilizar lactosa y también los de maltosa ya que en pocas horas pasara por una región de alta contidad de maltosa. Si alguien cultiva E. coli en un medio con maltosa, se prenden los genes de utilización de maltosa pero no se prenden los genes de utilización de lactosa. Sin embargo, como se describe en el mismo paper, uno puede inducir evolución en laboratorio y “desprogramarle” a esta bacteria sometiéndole a E. coli a condiciones inversas por 500 a 1000 generaciones (esto toma menos de una semana de crecimiento).

    El paper señala en forma metafórica que esto es una especie de “memoria”, sin embargo esto no quiere decir que los organismos tienen memoria cerebral ni que las celulas cerebrales hagan lo mismo que la E. coli. La vida de E. coli es muy uniforme (del ambiente, a la boca, al intestino delgado, al intestino grueso y al ambiente) y tiene sentido una programación de esta naturaleza. La gran mayoría de bacterias NO tienen estos ciclos tan regulares, por ejemplo una bacteria ambiental no podria nunca tener programada una sequía, una inundación o un incendio, por lo tanto tiene varios sistemas de alarma que se prenden cuando se presenta la emergencia. Otras bacterias como las que se encuentran en las profundidades del mar, sufren muchos menos cambios. De manera que los genes se prenden cuando hay un estimulo inmediato y me atrevería a decir que en proporción, pocos estímulos están concatenados como los de la lactosa y maltosa. Esta es precisamente la razon por que se escogio E. coli para estos experimentos.

    El artículo de Nature de ninguna manera ataca al concepto de homeostasis (mecanismos que permiten que las células sigan funcionando a pesar de cambios ambientales), todo lo contrario, esta programación es absolutamente homeostática.

    La conexión final que se hace con la psicología y la terapéutica es otro estiramiento forzado. La mención del experimento de Pavlov hay que tomar con cuidado, ambos (el experimeto de Pavlov y el de E. coli) producen algo parecido pero por mecanismos totalmente distintos, el primero es por aumento de ciertas conexiones de neuronas y el segundo por cambios en el ADN.

    Gabriel
    ________________________________________

    Ramiro Diaz to Gabriel, Juan

    Correcto solo una pequeña aclaración (a no ser que sea yo el equivocado). Cuando un organismo se adapta a cambios ambientales lo que activa no son procesos de adaptación homeostaticos sino “homeoréticos”. Durante los cuales, un organismo puede provocar ciertos “desequilibrios” para mantener una función y mas si esta es vital.
    Hace poco mas de dos años en el programa de medicina veterimaria a planificado un seminario de actualización de fisiologia animal en donde se abarque entre otros temas la fisiología celular. Lastimosamente durante este tiempo no ha existido apoyo de empresas que deseen auspiciarlo. Esperemos pronto poderlo realizar.

    Por otro lado, aquien le interese la fisiologìa le recomiendo revisar la pagina WEB de la revista Physiological Reviews http://physrev.physiology.org/ . Es una revista especializada en publicar papers de revisiones sobre fisiologìa animal. Yo la utilizo para preparar mis clases.

    Ramiro

  12. Hola!

    Gracias por los comentarios y los apuntes.

    Si bien mi exposición es harto retórica, no así mi interpretación, que coincide con la del mismo Amir Mitchell (véase el paper). En resumen, que el mecanismo de selección natural elige organismos que se anticipan al futuro, no sólo que se adaptan al presente; y que, por ende, puede ser esta una “presión evolutiva” generalizada (estoy meramente parafraseándolo).

    Con respecto a los mecanismos, también son distintos el nadar de un cardumen de peces, el movimiento de los automóviles en un redondel y el interjuego de demandas y ofertas de bienes en una economía. Pero los tres son ejemplos de sistemas autoorganizados. Lo que importa es la pauta que conecta por encima de las diferencias de detalle (que son relevantes, sin duda, en otro nivel de discusión). Gerald Edelman, por ejemplo, ha propuesto un modelo darwinista estricto del sistema nervioso que recoge la variación, la selección y la “herencia” especificándolos de forma diferente.

    Cuando digo que Escherichia “aprende”, y apelo a la metáfora de Pavlov (que, una vez más, proviene del mismo Amir Mitchell), no me refiero a la célula individual sino al conjunto de células que componen la colonia sometida al experimento (cosa que no he explicado claramente porque suponía obvia). Viéndolo de este modo, el paralelismo entre la colonia y el sistema nervioso es más claro (y no tan novedoso: el mismo Edelman lo recoge en algunos textos).

    Al decir “la homeostasis no existe” me refiero a que los organismos se anticipan al futuro, no sólo se adaptan a las condiciones presentes. Una vez más, esta es la distancia entre la homeostasis y la autopoiesis; y por eso decía Popper que la diferencia entre la ameba y Einstein es que aquella muere con sus hipótesis mientras que este vive para crear otras.

    Finalmente, gracias por la precisión terminológica! La tomaré muy en cuenta!

    Abrazos,

  13. Para más información sobre la interpretación de los resultados según el mismo autor del paper, Amir Mitchell, y el biólogo molecular Saeed Tavazoie (de Princeton) una entrevista de la que extraigo tres fragmentos:

    _The learning framework is only an analogy used to describe how these microorganisms model their environments. “A lot of our motivation and the way we started thinking about this problem arises from this analogy,” says Amir Mitchell, who conducted the Weizmann study. The real process occurs over millions of generations of rapidly evolving microbes, where the two processes of mutation and natural selection work together to generate highly fit networks that can interact most aptly with their environments—including the ability to anticipate future occurrences._

    _“Scientists usually don’t think of the temporal context in which microorganisms evolve or live. But these organisms actually make use of the consistency and repeating patterns in their environment in a quite fascinating way,” says Mitchell._

    _The implications of Tavazoie’s and Mitchell’s work are vast. For roughly a century, researchers have assumed that when they do something to an organism—say, subject their bacteria to heat or bathe them in sugars—the organism’s response is directly related to the stimulus. It’s a fundamental tenet in cellular biology called homeostasis. “We are proving that this idea is essentially wrong. This challenges interpretations of all experiments done on microorganisms now, ” Tavazoie says._

    Así pues, mi interpretación del experimento es coherente con la de ambos.

    Saludos,

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