Estructuralismo (biología)

En 1830, Étienne Geoffroy Saint-Hilaire defendió una postura estructuralista contra la posición funcionalista ( teleológica ) de Georges Cuvier . Geoffroy creía que las homologías estructurales entre animales indicaban que compartían un patrón ideal; esto no implicaba evolución, sino una unidad de plan, una ley de la naturaleza. ^{[ b ]} Además, creía que si una parte estaba más desarrollada dentro de una estructura, las demás partes se reducirían necesariamente en compensación, ya que la naturaleza siempre utiliza los mismos materiales: si se utilizaba más material para una característica, quedaba menos disponible para las demás. ^{[ 4 ]}

En su libro de 1917, "excéntrico y hermoso" ^{[ 5 ]} Sobre el crecimiento y la forma , D'Arcy Wentworth Thompson retomó la antigua idea de las " leyes universales de la forma " para explicar las formas observadas de los organismos vivos. ^{[ 1 ]} El divulgador científico Philip Ball afirma que Thompson "presenta principios matemáticos como un agente modelador que puede reemplazar la selección natural, mostrando cómo las estructuras del mundo vivo a menudo se hacen eco de las de la naturaleza inorgánica", y señala su "frustración ante las explicaciones simplistas de la morfología ofrecidas por los darwinistas". En cambio, escribe Ball, Thompson profundiza en cómo no la herencia, sino las fuerzas físicas, rigen 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 fabriles de la forma. Interpretó fósiles como Dickinsonia en la biota de Ediacara como estructuras "neu" 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 defiende "el estudio de la novedad como algo distinto de la adaptación". Define la novedad como el desarrollo de una existencia individual y cuasi independiente en alguna parte del cuerpo; es decir, 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 ]} Conforma una visión 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, las restricciones estructurales en el desarrollo embrionario) es una explicación fundamental para estos. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

El biólogo matemático Stuart Kauffman sugirió en 1993 que la autoorganización podría desempeñar un papel junto con la selección natural en tres áreas de la biología evolutiva : 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, las cuales pueden considerarse autocatalizadoras, pero que no se autoorganizan simplemente. ^{[ 12 ]}

El bioquímico Michael Denton ha defendido la autoorganización desde una perspectiva estructuralista. En un artículo de 2013, afirmó que «las formas básicas del mundo natural —los Tipos— son inmanentes en la naturaleza y están determinadas por un conjunto de leyes biológicas naturales especiales, las llamadas "leyes de la forma"». Sostiene que estos «patrones y formas recurrentes» son « universales genuinos ». ^{[ c ]} En esta visión, la forma no está determinada por la selección natural, sino por «propiedades autoorganizativas de categorías particulares de materia» y por el «ajuste fino cósmico de las leyes de la naturaleza». ^{[ 14 ]} Denton ha sido criticado por el bioquímico Laurence A. Moran por ser antidarwinista y favorecer el creacionismo . ^{[ 15 ]}

En 1979, influenciados entre otros por Seilacher, 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 Marcos y el paradigma panglosiano ". ^{[ 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 necesitan (evolucionan) ser curvos y los pilares necesitan ser verticales. Las enjutas resultantes son exaptaciones , consecuencias de otros cambios evolutivos. La evolución, argumentaron, no seleccionó un mentón humano prominente: en cambio, la reducción de la longitud de la hilera de dientes dejó la mandíbula prominente. ^{[ 2 ]}

Estructuralistas extremos como Gerd B. Müller y Stuart A. Newman , basándose en el punto de vista de D'Arcy Thompson, han propuesto que las leyes físicas de la estructura, no la genética , rigen las principales diversificaciones como la explosión cámbrica , seguida posteriormente por mecanismos genéticos cooptados. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Argumentan además que una fase "pre-mendeliana" de la evolución de los animales, en la que predominaron los procesos físicos, generó las primeras formas metazoarias antes de su consolidación genética. ^{[ 17 ] [ 19 ]} Los biólogos darwinianos admiten abiertamente 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 profundas homologías entre grupos de organismos muy 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 ]} El contraste radica, sin embargo, en el énfasis, ya que las propuestas de Müller y Newman se refieren a cúmulos celulares y postulan funciones clave para genes cuyos productos median las interacciones célula-célula. ^{[ 19 ]} El trabajo más reciente de Newman ha explorado las transformaciones de procesos de desarrollo específicos desde las etapas supuestamente originarias "físico-genéticas" hasta las etapas genéticamente "cableadas" de evolución posterior. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

Lo que Wagner llama "un movimiento marginal en biología evolutiva", ^{[ 2 ]} la forma de estructuralismo ejemplificada por Brian Goodwin , ^{[ 2 ] [ 23 ]} niega efectivamente que la selección natural sea importante, ^{[ 2 ] [ 24 ]} o al menos que la complejidad biológica pueda reducirse a la selección natural. ^{[ 24 ] [ 25 ]} Esto llevó a un conflicto con darwinistas como Richard Dawkins . ^{[ 26 ]} Goodwin relacionó el antiguo concepto de campo morfogenético con la distribución espacial de señales químicas en un embrión en desarrollo. ^{[ 27 ]} Demostró con un modelo matemático que se podía formar una variedad de patrones eligiendo valores de parámetros para establecer patrones geométricos estáticos u oscilaciones dinámicas, ^{[ 24 ] [ 25 ]} lo que implicaba que el sistema de señalización involucrado era de alguna manera una alternativa a la selección natural. ^{[ 15 ]} Dawkins comentó: "Él cree que es antidarwinista, aunque no puede serlo, porque no tiene una explicación alternativa". ^{[ 28 ]}