Blog do Buckeridge

EMERGÊNCIA E CONSTRIÇÃO EVOLUTIVA – UMA RÉPLICA | 11 de janeiro de 2009

Wanderley Dantas dos Santos (wds@usp.br)

 O texto abaixo é uma réplica e síntese ao artigo CONSTRIÇÃO DO DESENVOLVIMENTO…, que postei em 5 de janeiro

 Embora eu esteja prestes a oferecer uma visão alternativa a alguns de seus argumentos quero, antes, firmar meu entusiasmo diante do tema central proposto, como ficará claro no final. Nosso interesse comum pela Mecânica da Emergência, ou seja, pelos processos responsáveis pelo surgimento de diversidade na natureza, bem como sua relação com a criatividade humana, é especificamente o ponto que nos une e move nossas mais profundas indagações.

 Vejo nossos processos criativos em si como providencialmente complementares. O seu mais abdutivo e o meu mais analítico. Vou exercitar esta minha vocação detalhista, esmiuçando ipsis literis suas proposições generalistas em busca do modus operandi da emergência.

 Para facilitar a recapitulação retomarei suas afirmações (teses) na forma de subtítulos das minhas réplicas (ou antíteses) para, no final arrematar com minhas conclusões (síntese). Então mãos à obra.

 Réplica um. Logo no início de sua proposição você afirma que:

 Temos discutido a idéia de que a vida apareceu quando a capacidade de auto-organização se tornou possível, correto? (Digressão um, parágrafo primeiro).

 Não exatamente. Segundo a teoria autopoiética, os seres (ou sistemas) vivos se caracterizam pela autoconstrução. Ou seja, o sistema tem uma composição química tal que é capaz de transformar seu alimento nos componentes necessários para o funcionamento do sistema. Ou seja, transformar as moléculas do alimento em moléculas iguais àquelas já existentes no sistema. Esse processo resulta num ciclo virtuoso: como todo o alimento é convertido em novas peças do sistema, ele está constantemente substituindo as peças velhas e se reconstruindo. Desse modo o processo se mantém estável, desde que haja disponibilidade de alimento.

 De fato, a capacidade de manter um estado estacionário utilizando os componentes e a energia das partículas que entram no sistema é justamente a definição de auto-organização. Mas o processo específico que caracteriza a auto-organização autopoiética é apenas um dos vários mecanismos de auto-organização possível. Um vórtice como o formado pela água que escoa pelo ralo da pia é, por exemplo, um outro tipo de auto-organização não autopoiética, entre vários outros, em geral envolvendo apenas processos cinéticos.

 Portanto, desde que houve partículas (matéria) dotadas de energia cinética (movimento) já era possível haver algumas formas de auto-organização, mas não a autopoiética. Portanto, seria mais correto dizer que o que temos discutido é a idéia de que a vida surgiu quando um tipo de auto-organização se tornou possível, a autopoiese.

 Réplica dois. Na seqüência você afirma admitir que:

 “A capacidade de construção de réplicas (…) seja talvez o próprio processo de auto-organização.”

 Também não estamos de acordo nisso. Tenho defendido a tese de que um sistema auto-organizado caracteriza-se por estabilizar a si mesmo através de algum mecanismo de retro-alimentação. No caso da autopoiese, Maturana e Varela perceberam que o sistema vivo se estabiliza devido à sua capacidade de reconstruir continuamente seus componentes utilizando as estruturas e a energia das moléculas que tomam como alimento.

 Isto significa que a reprodução (uma propriedade dos seres vivos que é fundamental para a evolução) é acessória e não “definitória” do ser vivo. Podemos constatar esse fato analisando que um organismo estéril (uma mula, por exemplo) ainda assim deve ser considerado vivo. Assim, a capacidade de produção de réplicas é prescindível na definição de vida e menos ainda se confunde com auto-organização. Representa apenas uma forma de retro-alimentação, nominalmente, a ecológica (que é uma forma de auto-organização supra-biológica).

 Réplica três. Ainda na digressão um você menciona que:

 “(…) o processo de auto-organização exige fluxo de informação. (…) o nível de comunicação dos átomos em uma pedra não forma redes hierárquicas (…).”

 Aqui devo concordar (afinal, bebemos na mesma fonte). Entretanto, acho essencial definir inambiguamente conceitos como informação e comunicação, já que são termos emprestados de outra área, para esclarecer o que estes termos significam fora do seu contexto original, i.e., o que eles significam do ponto de vista físico, químico e biológico.

 Sucintamente, proponho definir informação física como a formação interna i.e. a disposição dos componentes de um sistema sólido (átomo, molécula, minério, etc.) conforme sugere a termodinâmica probabilística de Boltzmann, ou a organização funcional (célula, vórtice, convecção, etc.) no caso de sistemas dissipativos de Prigojine. Já a comunicação pode ser tentativamente definida como a interação entre dois corpos que provoca uma alteração na informação de um corpo (receptor), causada pela influência de outro (transmissor). Assim, dois sistemas que apenas se aproximassem ou se afastassem por influência mútua não estariam propriamente se comunicando. Haveria comunicação apenas quando um corpo alterasse o estado ordenado de outro.

 Desse modo, a comunicação é um fenômeno característico dos sistemas dissipativos, uma vez que eles dependem do influxo de energia e matéria que, necessariamente, alteram o conteúdo informacional (organização) do sistema. É por isso que a formação de redes hierárquicas só é possível em processos dinâmicos (dissipativos) que exige fluxo de informação i.e., comunicação.

 Réplica quatro. Você então conclui então que haja uma continuidade no processo de desenvolvimento (ou evolução do universo) e que a vida não teria começado com a autopoiese, mas com o surgimento das regras do universo em si que você chama de leis matemáticas.

 Ainda apelando para a necessidade imprescindível de definirmos os conceitos de forma clara para evitar ambigüidades, eu discordo também desse ponto de vista, mas desta vez protesto por um princípio de caráter pragmático. Concordo que haja uma continuidade no processo de organização que se inicia com a instituição das regras, seja no big bang ou em algo que o valha. Mas discordo de que isso signifique que a vida em si, ou qualquer outro tipo de sistema emergente possível tenha começado naquele instante.

 O que as regras iniciais definiram foi apenas a possibilidade da vida. Admito até que dados a quantidade de matéria e tempo disponível, que as leis primordiais já determinavam o surgimento da vida, assim como determinavam o aparecimento de átomos e sistemas planetários, necessários à vida. Minha discordância é que mesmo se admitirmos que a existência de todos os sistemas estivesse, digamos, probabilisticamente determinada, isto não implica que devamos assumir que tais sistemas “já existiam”. Porém do ponto de vista filosófico, sua posição pode ser defendida, no sentido em que, embora elas não existissem em ato elas existiam em potência.

 Este ponto de vista pode ser bastante profícuo no âmbito da teoria da emergência que é o tema do nosso debate. Por outro lado, essa admissão não é muito construtiva do ponto de vista do estudo da origem da vida em si. O papel da ciência, neste caso é justamente descobrir qual foi a história do surgimento dos sistemas vivos (ontogênese) o que passa pela definição de qual é a essência desses sistemas (sua ontologia).

 Neste sentido, a definição de um sistema vivo como um sistema autopoiético é um passo muito importante, embora ela provavelmente mereça retoques na medida em que aprofundarmos a questão.

 [Para citar um exemplo, Pier Luisi Luige em Emergence of Life demonstra um tipo especial lipossomas que ele desenvolveu que  preenchem os requisitos da escola de Santiago para serem considerados autopoiéticos. E vão até mesmo além, pois se reproduzem! No entanto, tais lipossomas são incapazes de evoluir, pois não possuem um mecanismo específico de reconhecimento da informação que possa variar e gerar uma progênie diversificada sujeita ao mecanismo de adaptação por seleção natural. A catálise que converte o alimento em componentes do sistema é promovida pelo ambiente lipofílico no interior do lipossoma. Em função disso, Luisi sugere que a vida deva ser definida como autopoiese cognitiva].

 Em conclusão, acho pertinente discutir e estudar o que é e como a vida se inicia em ato e não apenas em potência com você propõe.

 Réplica cinco. Estou quase pronto para sintetizar algo novo a partir nossas teses e antíteses. Mas antes preciso fazer mais uma digressão a respeito de sua proposta de que as regras primeiras do universo sejam matemáticas.  Essa discordância é essencial para a formulação de uma resposta a questão em que a inseriu.

 Podemos dizer a priori que uma lei matemática seja inviolável. Por exemplo, 1 + 1 = 2. Entretanto, esta regra só é de fato válida quando delimitamos sua aplicação a um campo específico e muito bem definido. Como contra-exemplo tome um átomo de hidrogênio (H). Ele é uma estrutura bem definida de matéria com suas propriedades características. Sabemos que se um átomo livre de H interagir com outro ele estabelecerá um associação (ligação covalente) uma vez que essa estrutura é mais estável que a do átomo livre. Neste caso, temos matematicamente que H + H = 2H. No entanto, a estrutura que se forma de fato é H2, isto é, uma molécula de hidrogênio e em termos químicos H2 é diferente de 2H. A molécula de H2 tem propriedades físico-químicas absolutamente diferentes das propriedades que apresentam dois átomos de H. Até mesmo sua massa é levemente menor que a de dois átomos de H.

 Este fenômeno jaz no cerne do princípio da emergência e o considero uma evidência da relatividade das leis matemáticas. Mas existem outros exemplos como o da quebra da lei geométrica que afirma que a soma dos ângulos de um triângulo é 180°, que deixa de valer em um espaço curvo einsteniano. Diante dessa constatação, as leis matemáticas podem ser reajustadas e definir melhor as condições em que ela se aplica. Mas isto só prova que a matemática é um construto humano, uma ferramenta útil para o homem e não a essência última das coisas.

 Síntese

 Isto posto, vou reestruturar a questão proposta por você: as leis da física são fechadas ou podem evoluir?

 O princípio da emergência pode ser compreendido na expressão 1 + 1 ≠ 2 ou H + H ≠ 2H. Na medida em que as leis físicas são determinadas pela matéria existente no universo e que a matéria se associa dando origem novos tipos de matéria com novas propriedades físicas, as leis que imperam naquele nível de interação dão origem a novas leis. Isto significa que de um ponto de vista bem concreto, as leis da física de fato evoluem! Embora as novas leis não eliminem aquelas válidas no nível mais fundamental, novas leis podem emergir no nível mais complexo de interação da matéria, fazendo com que os sistemas de maior complexidade se comportem de modos que não são possíveis no nível inferior.

 [A meu ver, é por isso que as leis da mecânica quântica nos parecem tão estranhas. Nosso cérebro evoluiu pelo benefício que nos concedia ao processar informações em situações típicas da escala em que estão os seres vivos, e têm dificuldade para processar as leis que imperam em níveis tão diferentes do nosso cotidiano como as da escala subatômica e cosmológica].

 Isto não significa que qualquer conjunto de regras seja possível. As possibilidades de emergência nas escalas de complexidade superiores são restringidas pelas possibilidades definidas nas escalas imediatamente inferiores que lhes dão origem. Por outro lado, este processo de constrição não impede que o espectro de possibilidades de emergirem novas leis aumente na medida em que se formam sistemas mais e mais complexos que se tornam componentes de sistemas progressivamente complexos.

Por exemplo: não falamos em habilidades de átomos em moléculas, dizemos que eles têm propriedades interativas. Já uma célula tem habilidades como a de converter CO2 e H2O em carboidratos utilizando a energia solar, ou de se reproduzir, ou ainda sintetizar esta ou aquela substância, etc. Tais habilidades dependem fundamentalmente das propriedades interativas dos átomos que constituem as células o que de fato restringe o número de processos que a célula pode efetuar.

No entanto, as células podem formar organismos pluricelulares e estes formarem sociedades e assim sucessivamente numa escalada infinita de novas habilidades cada vez mais abrangentes. Cada nova habilidade gera novas regras com as quais os seres daquela escala deverão lidar e respeitar para continuarem existindo. Os físicos provavelmente não concordarão que essas sejam novas leis físicas, visto que se aplicam a um grupo limitado de seres e não ao universo todo, mas eu gostaria de dar um outro exemplo em minha defesa.

 Podemos supor que venhamos a descobrir que na escala quântica ou subquântica não haja certas leis como a atração gravitacional entre os corpos e que essa lei só passou a existir em um dado nível de associação entre as partículas mais fundamentais da natureza que ainda não conhecemos. Poderíamos ainda supor que houvesse regiões, no limite do universo, em essas associações nunca ocorreram. Nestes casos, as leis sob as quais a física atua seriam também, ou no espaço ou no tempo, casos particulares das leis mais fundamentais. De fato, é o que as evidências desses primórdios da física quântica nos sugere: as leis que conhecemos são emergentes e há leis completamente diferentes “lá embaixo”. Sendo assim, as leis da economia ou da sociologia, uma vez constatadas, são tão legitimamente leis da física quanto quaisquer outras leis mais fundamentais.

 De qualquer modo, a questão da constrição que você provocou é definitivamente brilhante, pois, este horizonte progressivamente maior de habilidades emergentes é, a meu ver, o fenômeno mais excitante da natureza (no que poderá resultar?), mas continua inextrincavelmente adstrito à segunda lei da termodinâmica e a todas as demais leis da física fundamental e da química e da biologia e da sociologia e ecologia, ad infinitum

Leia o artigo CONSTRIÇÃO DO DESENVOLVIMENTO…, que deu origem à discussão.


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