Y luego, bruscamente, tras el cambio de milenio, la imagen cambia por completo: brotan en el continente docenas de ciudades de un tamaño considerable, con poblaciones de decenas de miles de personas. Hav zonas en el mapa -en Venecia o Trieste- que brillan casi como la antigua Roma al comienzo de nuestra película, ciudades incipientes que albergan a más de cien mil habitantes. El efecto no es distinto de ver un plano-secuencia de un campo abierto que yace adormecido durante los meses de invierno y luego se transforma súbitamente con el estallido de la primavera. No hay nada gradual o lineal en el cambio; es tan repentino y drástico como encender la luz. Como el físico Arthur Iberall describió en una ocasión, la transición que experimentó Europa no es distinta de la ocurrida a las moléculas de 1-LO cuando cambian del estado líquido del agua al estado sólido del hielo: durante siglos la población es líquida e inestable, y luego, abruptamente, aparece una red de ciudades con una estructura estable que persistirá más o menos intacta hasta la siguiente gran transformación en el siglo xix, durante el surgimiento de la metrópoli industrial.

¿Cómo puede explicarse ese súbito despegue? Las ciudades no son ideas que se extienden corno virus a través de poblaciones mayores; el sistema de la ciudad medieval no se reproducía por esporas como los estados de l a antigua Grecia. Y por supuesto, Europa va no estaba unida por un imperio, de modo que no había un cuartel general que decretara que se construyeran cien ciudades a lo largo de dos siglos. ¿Cómo podemos entonces explicar la impactante coordinación del florecimiento urbano del medioevo?

Comencemos por observar las analogías en forma literal. ¿Por qué florece de repente un campo de flores en primavera? ¿Por qué el agua se vuelve hielo? Ambos sistemas experimentan "transiciones de fase" -cambian de un estado definido a otro en una instancia crítica- en respuesta a cambios en los niveles de energía que los recorren. Si dejarnos la tetera con agua a temperatura ambiente en la cocina, retendrá su forma líquida durante semanas. Pero si incrementamos el flujo de energía en la tetera al ponerla al fuego, en minutos induciremos una transición de tase en el agua, transformándola en gas. Tomemos un campo de capullos de flor acostumbrado a la escarcha nocturna v a diez horas de sol, luego incrementemos la temperatura quince grados v sumemos cuatro horas de luz solar. Después de un mes o dos el campo estará sembrado de flores doradas. Un incremento lineal de energía puede producir un cambio no lineal en el sistema que la conduce; un cambio que sería difícil predecir con antelación si no hubiéramos visto jamás la floración de una planta.

1 A la ciencia nunca le ha
resultado fácil mirar de lejos, a
una distancia en que los fenómenos
aislados se mezclen hasta ser una
masa en apariencia ininteligible.
Pero hoy queda claro que
a las explicaciones puntuales, en
general exitosas, hay que
complementarlas con otras,
acaso menos certeras pero más
globales. De ahí que también la
biología recurra a la noción de
complejidad para ensamblar sus
respuestas parciales, tal como hace
James H. Brown en este fragmento
procedente de Macroecología, de
reciente aparición en nuestra
Sección de Obras de Ciencia
y Tecnología.

Parece haber una predilección entre los científicos, por lo menos entre los biólogos, por adoptar un enfoque microscópico y reduccionista de la investigación. Estamos impresionados por los triunfos de la física de partículas y la biología molecular, y tal vez igualmente impresionados por las dificultades y el progreso menos rápido de la cosmología y la ecología. Esta experiencia sugiere que es ventajoso desmantelar sistemas complejos, identificar sus componentes y comprender cómo funcionan. Es mucho más difícil entender las configuraciones y la dinámica de sistemas complejos, íntegros e intactos, va sean macromoléculas, organismos individuales o ensamblados de muchas especies. No es fácil, tal vez ni siquiera posible, recrear las propiedades de los sistemas complejos a partir del conocimiento de sus componentes y las interacciones entre ellos.

En ecología y biología evolutiva este prejuicio en favor del reduccionismo ha sido reforzado por los éxitos recientes de la ecología experimental y los estudios de evolución molecular. Muchos resultados importantes provienen de programas de investigación que se han enfocado sobre componentes microscópicos y sus interacciones, ya sean organismos individuales en ecosistemas locales o nucleótidos en genomas. Las manipulaciones experimentales controladas y replicadas han permitido a los ecólogos identificar procesos que regulan la dinámica de poblaciones y la organización de comunidades. La aplicación de técnicas moleculares ha permitido a los taxónomos reconstruir las relaciones filogenéticas y a los biólogos evolutivos, entender mejor las bases genéticas del cambio evolutivo. Nadie debería descartar la importancia de estos avances.

Sin embargo, sería un error decir que estos estudios han resuelto todas las preguntas interesantes en sus disciplinas. Los resultados de estudios microscópicos no pueden ser simplemente extrapolados a escalas mayores para explicar patrones y procesos macroscópicos. De hecho, mientras más aprendemos sobre la organización microscópica de sistemas complejos, es más obvia la necesidad de estudios macroscópicos para ubicar los hallazgos en una perspectiva más amplia. Los experimentos ecológicos y otros estudios a escalas pequeñas han revelado mucha información sobre la influencia de los factores abióticos y las interacciones bióticas sobre la estructura y dinámica de poblaciones locales, comunidades y ecosistemas. Sin embargo, a menos que los experimentos sean reproducidos en varios hábitats y localidades distintos -y raramente existen recursos suficientes para hacerlo- es imposible saber qué resultados son específicos al sistema particular y cuáles pueden ser generalizados a otros sistemas. Aún más importante, todos los ecosistemas naturales están abiertos al intercambio de energía, materiales y organismos a través de sus límites, definidos arbitrariamente. A consecuencia de ello, los factores geológicos, oceanográficos y climáticos a gran escala, que son difíciles o imposibles de manipular experimentalmente, afectan procesos biogeoquímicos, la dinámica poblacional y la estructura de la comunidad dentro de ecosistemas locales. Los sucesos de gran escala de especiación, colonización y extinción también influyen profundamente en la composición biótica de los ecosistemas locales. Debido a que la mayoría de

los procesos que operan a grandes escalas espaciales tienen efectos duraderos en el largo plazo, su influencia frecuentemente parece ser una consecuencia de la "historia".

Los estudios macroscópicos también son necesarios para ubicar las contribuciones de la biología molecular a la sistemática y la biología evolutiva en una perspectiva más amplia. Las técnicas moleculares hoy permiten la reconstrucción de las filogenias, la determinación de sistemas de reproducción y análisis de organización del genoma. Aunque estos resultados son importantes, su valor sería realzado si se pudiesen ubicar en un contexto histórico y ambiental. [...]

Finalmente, hay una desesperada necesidad práctica de estudios macroscópicos. Los seres humanos modernos estamos cambiando el mundo de maneras sin precedente en la historia de la vida en la Tierra y que amenazan la sobrevivencia de muchísimas especies, incluyendo la nuestra. Los problemas ambientales más severos causados por seres humanos existen a escalas globales o regionales. Estos problemas no pueden ser enfrentados solamente con experimentos ecológicos tradicionales a pequeña escala, en parte porque no hay suficiente tiempo, dinero y personal para llevar a cabo estudios reduccionistas de cada hábitat, especie y proceso. Aun si los experimentos a pequeña escala fuesen realizados, muchos de sus resultados no podrían ser válidamente extrapolados a escalas globales o regionales. Para enfrentar problemas regionales y globales de cambio ambiental y reducción de la diversidad biológica se requerirá de estudios macroscópicos que necesariamente cambien la precisión de la ciencia experimental a pequeña escala para buscar respuestas sólidas a problemas grandes.

Los ecólogos y los biólogos evolutivos se han propuesto alcanzar el objetivo de entender la diversidad de la vida de caracterizar la variedad de seres vivos v descubrir cómo se produjo esa variedad y cómo se mantiene-. No hay manera de evadir la magnitud de esta tarea.

Consideremos la diversidad de los organismos contemporáneos. Nadie sabe cuántas especies de organismos habitan la Tierra, pero las "mejores estimaciones" varían entre 5 y 50 millones. De la misma manera, nadie sabe cuántas especies coexisten dentro de un ecosistema local, pero ese número probablemente varía entre un puñado en ambientes extremos tales como manantiales termales, lagos hipersalinos y desiertos antárticos, hasta quizá decenas de miles en los bosques tropicales. Estos organismos vivos son sólo una fracción muy pequeña del número de especies que han habitado la Tierra durante los 5 000 millones de años en los que ha existido; más de 99.99 por ciento de las especies que han vivido en algún momento están hoy extintas. La variedad de la vida se refleja no sólo en el número de especies, sino también en sus atributos. Consideremos que los organismos varían a lo largo de más de veinte órdenes de magnitud en su tamaño corporal, desde 10^-13 g hasta 10⁸ g. Existe una variación comparable en longevidad (desde unos pocos

minutos hasta miles de años) y en el uso del espacio (algunos líquenes viven por décadas sobre unos cuantos centímetros cuadrados de roca, mientras que algunas aves y ballenas migran decenas de miles de kilómetros cada año). El tamaño de los genomas varía de alrededor de 10⁴ nucleótidos en los virus más simples hasta más de 10¹⁰ nucleótidos en algunos angiospermas y vertebrados.

La misión de la ecología y de la biología evolutiva es determinar las leyes que gobiernan esta variedad de vida. La meta es desarrollar un cuerpo teórico que organice lo que ya sabemos acerca de la diversidad orgánica y que genere nueva información e ideas, nuevos datos e hipótesis, para guiar los estudios posteriores. Si esto parece intimidante, considérese cuánto hemos avanzado solamente en los dos siglos transcurridos desde los pensamientos revolucionarios de Lyell, Darwin v Mendel, o en las pocas décadas desde el inicio de la ecología experimental moderna, la sistemática filogenética y molecular y la tectónica de placas. Existe una razón para ser optimistas, pero aún queda mucho por hacer.

Los ecólogos y biólogos evolutivos pueden encontrar algún consuelo en el hecho de que no están solos en su lucha con tal complejidad. Está surgiendo una ciencia que busca identificar las características que comparten los sistemas adaptativos complejos y desarrollar enfoques conceptuales y herramientas tecnológicas para estudiarlas. Los sistemas adaptativos complejos tienen varias características en común: 11 están compuestos por numerosos elementos de muchas clases diferentes; 2] los elementos interactúan no linealmente y en diferentes escalas temporales y espaciales; 31 los sistemas se organizan a sí mismos para producir estructuras y comportamientos complejos; 41 los sistemas mantienen estados termodinámicamente improbables por medio del intercambio de energía y materiales a través de límites permeables diferencialmente; 51 alguna forma de información heredable permite a los sistemas responder adaptativamente a los cambios ambientales, y 61 dado que la magnitud y dirección de cualquier cambio son afectadas por las condiciones preexistentes, la estructura y dinámica de estos sistemas son efectivamente irreversibles, y siempre hay un legado histórico. Ejemplos de estos sistemas

complejos incluyen los cerebros humanos, lenguajes, ciudades y ciertas clases de programas de computación.

Los organismos individuales pueden ser considerados como una clase especial de sistemas adaptativos complejos porque muestran todas las características mencionadas. En otros sitios sugiero que las especies también poseen la mayoría de estos atributos. No quiero discutir aquí si es más productivo considera¡ - a las poblaciones v comunidades como sistemas adaptativos complejos o como partes que componen sistemas adaptativos complejos. Las poblaciones y las comunidades también muestran muchas de esas propiedades, pero difieren de los individuos v las especies en por lo menos un aspecto importante: no tienen límites claramente definidos v selectivamente permeables. Los organismos individuales tienen inicios (nacimientos) y finales (muertes), interiores (cuerpos) y exteriores (ambientes) bien definidos. Yo propongo que las especies también muestran una diferenciación. Las poblaciones y comunidades son diferentes. La ausencia de límites diferenciados v los movimientos no regulados de ¡os organismos, así como de la energía y de los materiales no vivos, hacen que la identificación de la mayoría de las poblaciones v comunidades sea arbitraria. Una población o comunidad es simplemente el conjunto de organismos que, por conveniencia, un científico selecciona para su estudio. Con frecuencia están definidas simplemente en términos de los organismos que existen juntos en un sitio de estudio arbitrario por un periodo de tiempo arbitrario.

Cualquier niño que ha jugado con algún reloj antiguo montado sobre joyas sabe que es mucho más fácil desarmar un sistema complejo en las diferentes piezas que volver a armar sus partes y restaurar las funciones originales. De la misma manera, ninguna ciencia ha tenido éxito en comprender la estructura y dinámica de un sistema complejo desde un enfoque reduccionista solamente. Los físicos no han resuelto el problema de tres cuerpos,⁾ los biólogos moleculares no han recreado un organismo a partir de sus constituyentes químicos en un tubo de ensayo y los neurobiólogos no han sido capaces de explicar la memoria y el conocimiento en términos de interacciones entre neuronas. En ecología, sabemos, por lo menos en principio, cómo determinar el número de especies que existen juntas en un bosque o una poza y cómo caracterizar sus interrelaciones tróficas y filogenéticas. No tenernos ni idea de cómo predecir los cambios que sucederán en el número, identidad, relaciones tróficas v constitución genética de las especies, si la temperatura promedio se incrementa en 30 ^°C o si una especie exótica coloniza el área.

Los estudios matemáticos y computacionales de sistemas complejos muestran por qué esto es cierto. Un sistema compuesto de un número modesto de diferentes clases de componentes que interactúan de maneras específicas mostrará a lo largo del tiempo dinámicas complejas no lineales v estructuras continuamente en cambio. Aunque las reglas que rigen la organización del sistema son conocidas -porque el investigador escribió las ecuaciones o el programa de computadora , los resultados específicos son esencialmente impredecibles. Pequeñas diferencias en las condiciones iniciales, eventos estocásticos, retrasos temporales, procesos que operan en diferentes escalas de tiempo y las subdivisiones espaciales son tactores que contribuyen a la complejidad en la organización y la variabilidad en la conducta. Las malas noticias son que aun cuando los componentes y las reglas para ensamblarlos son conocidos, es prácticamente imposible predecir los detalles de los sistemas complejos resultantes.

Pero las buenas noticias son que, en otro nivel, macroscópico, la estructura y conducta de los sistemas complejos son predecibles. La organización dinámica del sistema entero está restringida por la naturaleza de sus componentes y la clase de interacciones entre ellos. Estas restricciones producen patrones emergentes, predecibles, de estructura y dinámica macroscópicas de todo el sistema. Algunos de éstos se revelan como patrones estadísticos. Así, por ejemplo, mientras cada resolución de un juego de ecuaciones o programa de computadora puede proporcionar un resultado ligeramente diferente, muchas simulaciones repetidas producirán una variación limitada de resultados que pueden ser caracterizados estadísticamente como una distribución probabilística.

En ni¡ clase de física en la escuela secundaria, el profesor realizó la siguiente demostración: colocó un frasco pequeño de aceite de yerbabuena sobre su escritorio al frente del salón, le quitó el tapón y pidió a los estudiantes que levantaran su mano al momento de detectar el aroma de yerbabuena. Los estudiantes levantaron sus manos en una "ola" que se inició al frente del salón v avanzó hacia el fondo. Sabemos por qué sucedió este

sentí tan dominado por mi miedo súbito que mis intestinos se crisparon y mis sentidos fueron impulsados a una nmaquinación psicótica. Y estaba confabulando: nme narraba a mí mismo un cuento para integrar mis alucinaciones, mis delirios, mis emociones y mis trastornadas capacidades analíticas.

En cuanto desperté, no me inquietó mi locura temporal. Mi sueño no había sido más absurdo que ningún otro anterior. Y apuesto a que ustedes han tenido algunos aún más extraños. A todos nos consuela la convicción de que nuestra locura nocturna es una función importante de ese increíble puñado de sustancia gelatinosa ubicada detrás de los ojos y entre las orejas. Desde luego, hablo del cerebro.

Hace va algún tiempo que vengo pensando en mi cerebro, y empiezo a darme cuenta de algo que me parece bastante sorprendente e importante. Y es que ya no puedo establecer una diferencia significativa entre el estado de mi cerebro y el de mi mente. Sobre todo cuando considero mis sueños.

Acostado en mi cama de Ogunquit, soñando con la detección de criminales en un hotel de Nueva Orleáns, estaba tan convencido por la realidad de mi experiencia subjetiva, que creí estar despierto. Así, no estaba en condiciones de deducir algo válido acerca del estado de mi conciencia.

Parece indudable que el agudo y dramático cambio de mi estado mental fue provocado por otro de iguales características en el estado de mi cerebro, del sueño a la vigilia. Es este perfecto vínculo entre el estado cerebral y el estado mental el que me da el valor para proponer que es un error emplear dos grupos diferentes de palabras, de conceptos y de sentimientos cuando consideramos nuestros cerebros (por un lado) y nuestras mentes (por el otro). Creo que el cerebro v la mente están inextricablemente unidos. No hay diferencia entre el cerebro físico en mi cráneo v la mente supuestamente etérea que flota a mi alrededor en alguna quinta dimensión que ninguno de nosotros puede observar. El cerebro y la mente constituyen una unidad inseparable.

Mi convicción de que el cerebro v la mente son una sola entidad surge de] reconocimiento de que la naturaleza de cada estado de conciencia que experimento subjetivamente está determinada por el estado de mi cerebro. Sueño porque algo específico está sucediendo entre las neuronas de mi cerebro. Despierto porque la actividad vuelve a cambiar súbitamente de manera específica. Por consiguiente, propongo que llamemos a esta unidad el cerebro-mente y hagamos referencia a sus principales modos de operación (como el soñar y la vigilia) hablando de estados cerebro-mentales.

Si bien esta idea puede parecer lógica e inofensiva, de todos modos es una herejía tanto para la ciencia como para las humanidades. Muchos científicos describen el cerebro como un procesador central biológico y niegan la existencia de la mente. Y muchos humanistas describen la mente como una entidad gloriosa: un ser por sí mismo, un espíritu consciente de sí mismo que trasciende cualquier encarnación física. Por lo tanto, somos retratados como cerebros sin mente o mentes sin cerebro y los dos nunca se unirán. El cerebro dirige al cuerpo: nos permite ver, caminar, digerir los alimentos. La mente dirige nuestros pensamientos y personalidades: nos permite pensar, sentir, juzgar nuestro alrededor v las personas que allí están.

Esta hipótesis no la he sacado de la nada. Gracias a mi entrenamiento en neurología (el "campo del cerebro") y en psiquiatría (el "campo de la mente"), he estudiado a las personas durante más de 30 años desde una perspectiva dualista. En años recientes se han visto grandes avances en ambos campos gracias a la nueva tecnología de diagnóstico, como las imágenes de resonancia magnética, la recopilación de datos empíricos de lo que sucede en nuestras cabezas cuando dormimos y soñamos, y a descubrimientos médicos acerca de enfernmedades como el Alzheimer. Las ideas nuevas que surgen de esos avances están convergiendo hacia una interpretación común: que existe un cerebromente unificado.

A esta nueva manera de considerar las cosas la llamo el paradigma del cerebro-mente. Empleo el término con un guión, cerehro-atente, para indicar unidad, v utilizo la palabra paradigma para señalar un modelo nuevo y explícito de esa unidad. Como lo señaló Thomas Kuhn, un cambio de paradigma es más que una modificación cuantitativa en el estatus de una teoría científica; es un cambio revolucionario de nuestra manera de ver y comprender nuestro mundo y, en este caso, es una manera revolucionaria de comprendernos a nosotros mismos. 1...j

¿Quee ES LA MEN I E?

Hasta el siglo xix la mayoría de las definiciones de la mente se limitaba cómodamente a la conciencia de sí mismo. Para la mayor parte de los teóricos, la "conciencia" era semejante al antiguo concepto de espíritu: una forma sensible de energía que animaba al cuerpo y lo movía. Debido a su vínculo con la noción de alma, este concepto consideraba la mente como muy distinta del cerebro, e incluso hasta separada de él.

La separación de la mente y el cerebro también ha sido un aspecto importante de las filosofías religiosas, según las cuales el espíritu puede tanto preceder al cuerpo como sobrevivirle después de la muerte. Para los primeros filósofos cristianos, la doctrina de la separación se vinculaba con la supremacía de la voluntad de dios como la causa primera, última y fundamental de todas las cosas.

Aun con el surgimiento del pensamiento mecanicista en el renacimiento, se mantuvo la separación del cerebro y la mente. En una variación de la teoría dualista del filósofo francés René Descartes, la separación se lograba suponiendo que el cerebro y la mente eran dos mecanismos perfectamente sincronizados. Según Descartes, cuando desperté en Ogunquit hubo cambios simultáneos en el estado de mi cerebro v de mi mente, que reflejaron una perfecta preordenación de dos procesos paralelos exactos ¡que diseñó, les dio cuerda y puso a funcionar antes de que yo naciera! Hoy, esa elaborada invención intelectual parece tan forzada que resulta insostenible para la mayoría de los pensadores modernos. Y, sin embargo, muchos de nosotros seguimos adheridos de modo sutil pero fuerte a una u otra forma de dualismo. ¿Cómo podemos explicar esa paradoja? ¿Cuál es el origen de nuestra profunda resistencia a la apremiante idea de la unidad cerebro-mente?

El delirio de mi sueño puede ofrecer una pista, pues indica que la conciencia, por muy inapreciable y valiosa que sea, se conoce a sí misma de modo muy deficiente. A menudo es incapaz de identificar correctamente su propio estado. A saber: estaba soñando pero estaba convencido de estar despierto. Aun cuando estoy despierto, me es difícil imaginar que mi conciencia es un estado físico de mi cerebro.

El hecho es que el inmenso nudo de nervios que se encuentra en nuestra cabeza no posee un nervio dedicado a verificarse a sí mismo. Por consiguiente, no tenemos la sensación directa de poseer realmente un cerebro. Debemos aceptarlo como acto de fe. Y aunque es una idea que todos aceptamos como verdad anatómica, casi nunca entra en nuestra conciencia cuando pensamos. Por ello, nuestras filosofías han ignorado casi por completo nuestros cerebros.

Es posible que crean ustedes que la existencia de los dolores de cabeza demuestra que esta idea es falsa, pero las fibras nerviosas que transmiten esos impulsos dolorosos se encuentran en las paredes de los vasos sanguíneos que suministran al cerebro su cociente crítico de oxígeno; no son sensibles al estado del cerebro mismo.

Sólo otra parte de la conciencia (la facultad a la que llamamos conciencia de sí mismo) es capaz de observar nuestros estados cerebrales. Decimos: "Me estoy volviendo bastante olvidadizo, por la edad", lo que implica senilidad, o "Mi atención está decayendo. Necesito dormir bien esta noche", indicando fatiga cerebral.

Las expresiones vernáculas respecto de incompetencia o enfermedad mental se refieren también a la conexión cerebro-mente. Consideremos: "cabeza de chorlito" para alguien que no es muy inteligente; "le falta un tornillo" para quien se comporta de manera rara; "le lavaron el cerebro" para las víctimas de una conversión a una secta. Pero sobre todo, no pensamos en nosotros mismos, en nuestros pensamientos y nuestros sentimientos como funciones cerebrales. Se necesita un salto demasiado grande. ¡Y hay tanto que nos agobia a ese respecto! ¿Quién está dispuesto a correr el riesgo de perder su inmortalidad? Pero si tengo la razón respecto de la unidad cerebro-mente, entonces mi mente, mi ser, morirán con mi cerebro. No saldrá volando a otra dimensión de espacio y tiempo.

Sin embargo, aquí mi idea principal no es poner en tela de juicio la fe en dios o el alma del lector. Intento describir con rigor científico la manera en que funciona el cerebro-mente mientras se está en esta tierra, sin importar si usted cree que dios lo puso aquí o que tiene un alma que sobrevivirá después de que haya muerto.