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Capítulo 0. CAUSAS Y TEORIAS EN BIOLOGIA
INTRODUCCION
La evolucion de los seres vivos, y de la especie humana en particular, es uno
de los temas principales que nos fascinan desde muy antiguo. En efecto, somos la
primera especie que se interroga constantemente por su origen, su identidad, su
naturaleza, y tambien por su destino. "¿Qué es el hombre?" es, con certeza, la
pregunta más importante que podemos plantearnos. Es importante no solo porque
nos involucra personalmente a todos, sino porque de la especie humana depende
tambien el futuro de toda la vida sobre la Tierra. Queremos comprender la
estructura y el funcionamiento de nuestro cuerpo, por que somos asi, y cuales son
las causas que explican cada uno de los atributos que poseemos, los que hemos
heredado desde nuestros ancestros mas antiguos, y en especial aquellos que nos
hacen propiamente humanos.
Estos son temas complejos, que con frecuencia son mal entendidos, mal
interpretados, y fuente de numerosas discusiones y acalorados conflictos no solo
dentro de las ciencias, sino que en muchos ambitos de la sociedad moderna. Por
una parte, nuestra cultura moderna ha aceptado la idea de evolucion biologica en
general, pero todavia no acepta completamente las consecuencias de lo que
efectivamente se sabe respecto del origen y evolucion de la especie humana. Por
otra parte, aceptemos tambien que la ciencia de la evolucion humana ha
demostrado solamente la coherencia de muchas de sus hipotesis y teorias con
respecto a hechos materiales bien documentados de la especie humana, pero que
todavia no ha demostrado la suficiencia de ellas para explicar completamente al
fenomeno humano. En otras palabras, queda mucho por conocer y mucho por
explicar. Aun asi, las ciencias humanas y biologicas han acumulado un enorme
bagaje de conocimientos para nuestra especie, y existen muy buenas explicaciones
para muchos de nuestros atributos como especie.
Estructura de las ciencias
Para ordenar las proposiciones que describen los atributos biologicos, y
elaborar y articular sus causas y explicaciones, la ciencia usa construcciones
conceptuales llamadas hipotesis, leyes y teorias (Bunge, 1969). Estos constructos
conceptuales, por estar asociados a determinados aspectos de la realidad (parte
inferior en la Fig., resultan ser un mapa elaborado de ella. Tambien son dinamicos
en el tiempo, y se modifican en la medida que avanzan los conocimientos respecto
de esos atributos; por ejemplo, la teoria 1 es modificada con nuevo conocimiento, y
se transforma en la teoria 2 (Fig. 2).
Las actividades de las ciencias objetivas o naturales usualmente siguen un
patrón o secuencia que ha sido denominado "el método científico". Esta secuencia
comienza con la formulación de un problema en el marco de las teorías disponibles
o de la realidad (Fase I), seguida por el planteamiento de una hipótesis, la
obtención de datos o resultados relevantes a esa hipótesis, la evaluación de estos
datos, y finalmente su comunicación a través de la publicación de un trabajo
científico. Es decir, el metodo cientifico conecta ordenadamente dos mundos, el de
la realidad y el del conocimiento. Cabe aclarar que estos esquemas estan muy
simplificados, y que muchos cientificos no siguen estrictamente esta secuencia
desde el comienzo.
Atributos generales de los seres vivos y sus causas
Los seres vivos son sistemas dinamicos semi-cerrados de materia y energia
que se generan a sí mismos (autopoiesis), que presentan continuidad genética en el
tiempo (tienen un genoma), que viven en un cierto ambiente, y que eventualmente
se reproducen y evolucionan. La operacion de las acciones causales e interacciones
entre los distintos aspectos de los sistemas biologicos constituye la realidad
concreta de la vida. Ellos pueden ser analizados asi con diferentes grados de
aproximacion y a diferentes niveles (Fig. 1).
Cualquier atributo biológico que forma parte de un ser vivo puede tener
entonces, varias causas, explicaciones o factores intervinientes, en cualquiera de los
aspectos incluidos en esa definicion general. La identificacion de causas y la
elaboracion de explicaciones para la presencia (o ausencia) de una estructura (=
partes y relaciones entre partes), o una funcion (= efectos de la estructura) de los
atributos biologicos constituye el centro mismo de la Biologia como ciencia
explicativa.
En cuanto a la causacion (Bunge, 1961), la ciencia moderna tambien se
caracteriza por:
a. la restriccion de la causacion a las causas naturales (naturalismo),
b. la restriccion de todas las variedades de causas a las causas eficientes,
c. el empeño en reducir las causas eficientes a las causas fisicas (mecanicismo),
d. la exigencia de que las hipotesis causales sean puestas a prueba mediante
repetidas observaciones y, en la medida de lo posible, mediante la reproduccion en
experimentos regulables,
e. una extrema cautela en la asignacion de causas y un perenne esfuerzo por
minimizar el numero de supuestas causas ultimas naturales (principio
metodologico de parsimonia)
f. la concentracion en la busqueda de leyes, sean o no causales,
g. la traduccion matematica de las conexiones causales.
Causas proximas y causas evolutivas
La Biología Humana y la Medicina han enfatizado tradicionalmente sólo
aspectos parciales de los seres vivos y del Homo sapiens: cómo trabaja el cuerpo
humano ,y como intervienen sus atributos durante su vida individual, o sea en
cuáles son las causas próximas o inmediatas de los atributos biologicos, por ej. las
enfermedades (Nesse, 2001a). En efecto, el grueso de las explicaciones médicas
respecto de las enfermedades, han estado firmemente enraizadas en la Anatomía
Patológica producida por la infección, la intoxicación, el trauma y las mutaciones
génicas. Y dado que los conceptos biológicos y médicos han sido influenciados
principalmente por los paradigmas de la Física clásica, casi toda la Biología actual
y la Medicina parecen ser esencialmente mecanicistas, materialistas, deterministas,
reduccionistas, y centradas en causas únicas y lineales (Weiner, 1998).
En otras palabras, la Medicina clasica y la Biologia Humana están
fuertemente sesgadas hacia las explicaciones o causas inmediatas o próximas, de
las enfermedades por ejemplo. Habitualmente no considera en forma suficiente las
causas mediatas o explicaciones evolutivas, de porqué nos enfermamos, y de
porqué somos tan vulnerables frente a las enfermedades. La nueva Medicina
Evolucionaria (tratada en el capitulo 12) precisamente desarrolla y diversifica todo
un amplio espectro de causas o factores que se relacionan entre si para explicar
cualquier fenómeno biológico. Este nuevo conjunto también puede extenderse al
resto de la Biología, lo que puede sistematizarse en el llamado Cuadro de las
cuatro áreas, que incluye las famosas preguntas del etólogo Tinbergen (Fig. 3).
Ejemplo: Causas proximas y causas evolutivas de la obesidad
La obesidad es una de las llamadas enfermedades de la civilizacion, por
constituirse en uno de los problemas frecuentes del mundo moderno (Nesse,
2001b). La Medicina clínica tradicional considera este problema en términos de
diferencias individuales: genes, crianza, o estilo de vida de los afectados. Estos
factores explican porqué una persona puede llegar a ser obesa, y otra no. Sin
embargo, si esta enfermedad ha alcanzado las alarmantes proporciones actuales
(casi la mitad de la poblacion actual en los paises desarrollados), es necesario
plantearnos la pregunta evolutiva: ¿Porqué nuestro organismo está diseñado de
manera tal que la mayoría de nosotros come demasiado y realiza tan poco
ejercicio?. Simplemente, porque nuestro organismo evolucionó bajo condiciones
distintas a las actuales.
Primero, en el Paleolítico, la selección natural moldeó los mecanismos
reguladores del apetito como para asegurar la supervivencia a las hambrunas
recurrentes de esos tiempos. Así, aquellos con mejor apetito y capacidad de
acumular reservas grasas en períodos de bonanza, sobrevivieron mejor a esas
hambrunas por medio de esta adaptación. En las condiciones naturales de la
sabana africana interior, las grasas, los azúcares y la sal son escasos, y consumirlos
hasta el hartazgo es una tendencia natural. En las condiciones modernas de
producción industrial, se ofertan ahora cantidades ilimitadas de esos mismos
alimentos, precisamente porque en forma natural los preferimos para el consumo.
Segundo, nuestros ancestros cazadores-recolectores necesitaban largas
caminatas diarias para obtener alimento, con gastos energéticos que imposibilitan
la acumulación de grasa corporal (Eaton y Konner, 1997). Esto efectivamente se
observa en las actuales tribus africanas de cazadores recolectores (Leonard, 2003),
con índices de masa corporal (peso/altura al cuadrado) de 19 y un colesterol
circulante (mg/dL) de 121, en contraste con los 26 y 204 característicos de las
sociedades industriales. En las condiciones del Paleolítico, era también adaptativo
minimizar el gasto energético, y no es difícil entender que todavía tenemos cierta
tendencia al sedentarismo.
En síntesis, podría pensarse que nuestro cuerpo está diseñado para comer lo
que nos hace bien para la salud, y para hacer el ejercicio necesario para
mantenernos saludables, pero esto resulta cierto sólo bajo las condiciones naturales
del Paleolítico. En las condiciones modernas actuales, el resultado ahora es
ateroesclerosis y obesidad; lo que fue adaptativo, ahora es maladaptativo. Así,
también podremos entender porqué medidas correctivas, como una dieta
hipocalórica por ejemplo, despierta precisamente esos mismos mecanismos de
regulación para la hambruna, y consecuentemente producen voracidades que
finalmente desembocan en sobrepesos mayores al término de la dieta. Estos
episodios incontrolables de hartazgo incluso pueden provocar un temor mayor a la
obesidad, de manera que nuevas dietas activan más fuertemente esos mecanismos,
configurando la vorágine de retro-alimentación positiva característica de la
anorexia y la bulimia (Nesse, 2001b). Toda esta informacion la podemos ordenar
en el cuadro de las 4 areas, con la Biologia Evolucionaria de la Obesidad (Fig. 2).
Nuestro cuerpo en realidad, es un producto de m últiples procesos
evolutivos complejos, que resulto moldeado hasta su actual estructura durante la
larga historia del linaje humano; hoy está repleto de rasgos y efectos
aparentemente contradictorios. Muchas veces estos atributos pueden adquirir
sentido y explicacion si los examinamos en su origen histórico (áreas II y III, Tabla
1), en el contexto de su origen ontogenético (área II, Tabla 1), o en su contexto
actual (áreas I y IV, Tabla 1). A lo largo de este texto, veremos tambien que los
componentes esenciales del enfoque evolutivo son la variación genética y selección
natural. Sólo las innovaciones genéticas pueden ser incorporadas a la memoria
genómica de los organismos. Y es la simple selección natural el mecanismo que
con frecuencia pone a prueba las variantes genéticas, y favorece su persistencia y
difusión, o su desaparicion dentro de un linaje y en sus descendientes.
Para ayudar a dilucidar esta compleja red de cadenas causales de cualquier
entidad biológica, la Tabla de las 4 áreas de la Biología puede ser formulado en
términos operacionales, como lo muestra mas especificamente la Fig. 3. A traves de
estas preguntas, se pueden identificar las diversas causas intervinientes en un
atributo biologico, y en particular los vacios que efectivamente existen en muchas
ares del conocimiento. Estos vacios deben ser llenados con nuevas hipotesis, las
que deberian ser eventualmente verificadas.
La creciente integracion de las ciencias modernas
Otra ventaja de la Tabla de las 4 Areas es que favorece l integracion de
muchos aspectos o enfoques particulares, que usualmente estan incluidos en
paradigmas particulares, o en diversas disciplinas separadas unas de otras sin
conexiones. Estas integraciones, asi como la emergencia explicita de nuevas
interdisciplinas constituye una clara tendencia histórica de las ciencias a fines del siglo XX
(Figura 1).
Problemas a resolver
III. BIBLIOGRAFIA
BUNGE M (1961) Causalidad: el principio de causalidad en la ciencia moderna. EUDEBA,
Buenos Aires, Argentina. 403.
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degenerative diseases in evolutionary perspective. American Journal of Medicine
84: 739-749.
EATON SB y MJ KONNER (1997) Paleolithic nutrition revisited: A twelve-year
retrospective on its nature and implications. European Journal of Clinical Nutrition
51: 207-216.
EATON SB et al. (2002) Evolutionary health promotion. Preventive Medicine 34: 109-118.
LAUDAN R (2000) Origen de la dieta moderna. Investigación y Ciencia 289: 68-75.
LEONARD WR (2003) Food for thought. Dietary change was a driving force in human
evolution. Scientific American 13: 64-71.
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Journal of Medicine 174: 358-360.
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Darwinian Ecology. Quarterly Review of Biology 78: 275-301.
SPOTORNO AE (2004) Medicina Evolucionaria: una ciencia básica emergente. Revista
Médica de Chile 132: 00-00.
WEINER H (1998) Notes on an evolutionary medicine. Psychosomatic Medicine 60: 510520.
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CAUSAS PRÓXIMAS
Las cuatro
áreas causales de
la Biología
INSTANTE EN EL
TIEMPO
Un aspecto de un
organismo en una
fase del ciclo de
vida o en
un momento de la
filogenia
SECUENCIA
Histórica
Cómo los
precursores se
transformaron al
estado actual
(estructurales, causales,
inmediatas,)
Explican qué y cómo son los
organismos individuales y cómo
trabajan los mecanismos del
cuerpo
I. MECANISMO
(inmediato estructura, fisiología,)
¿Qué y cómo es la estructura?
¿Cómo trabaja su mecanismo?
CAUSAS EVOLUTIVAS
(distales, mediatas,
Darwinianas)
Explican cómo las poblaciones
de organismos llegaron a ser
de la manera que son hoy
IV. VENTAJA SELECTIVA
(adaptativas, funcionales, valor
de sobrevivencia, adecuación,
teleonomía)
¿Cómo responde a factores
extrínsecos?
¿Qué fuerzas selectivas en
ambientes pasados explican
las características del rasgo?
II. ONTOGENIA
III. FILOGENIA
(embriologia, desarrollo)
(histórica, evolutiva)
¿Qué precursores y mecanismos
del desarrollo explican el rasgo en
su estado de vida actual?
¿Qué precursores filogenéticos y mecanismos dan cuenta
del rasgo en esta época
evolutiva?
Tabla 1. Cuadro de las 4 áreas causales de la Biología (Spotorno, 2004).
Las 4 Areas
de la
obesidad
Causas o factores
PROXIMOS
Explican cómo operan,
describiendo estructuras y
mecanismos, y su ontogenia
I MECANISMO
Causas o factores EVOLUTIVOS
Explican por qué los organismos son como
son, describiendo su filogenia, y cómo la
selección (u otro factor) moldeó su factual
Estructura o
IV ADAPTACION
El diseño humano actual fue seleccionado
forma actual
________ El cuerpo humano actual tiene en su para el Paleolítico (hambrunas
diseño:
periódicas, ahorro por sedentarismo, y
grandes caminatas y ejercicios de caza,
Explicación i. abundantes sitios donde elabora
alta ingesta). FUE ADAPTATIVO (Eaton
tejidos grasos
de estructura
et al. , 2002)
o forma en ii. avidez por alimentos altamente
Bajo condiciones modernas, RESULTA
energéticos
una especie
MALADAPTADO porque produce
ACTUAL, su iii. tendencia al sedentarismo
desbalance entre ingesta y consumo.
diseño y sus
Recomendación 2002 Institute of Medicine
efectos
(USA) (Leonard, 2003):
- Diversificar alimentos consumidos.
- Doblar ejercicio diario:
- 1 hr de actividad moderadamente activa
Su
II
ONTOGENIA
III
FILOGENIA
Ancestros lejanos fueron herbívoros.
desarrollo
Exceso
de
grasas
y
carbohidratos
o Historia
Ancestros directos fueron omnívoros:
en secuencia circulantes se deposita bajo la
aumentó diversidad y contenido energético
forma de nuevos tejidos grasos. en ingesta, y ámbito de hogar (distancias y
ejercicios para caza y recolección) (Eaton et al.
Explicación Los tejidos grasos crecen sín límites, 1988). Tabla en (Leonard, 2003):
de estructura aparentes.
actual y
Ingesta Colesterol Indice Masa
Corporal
pasada en Cultura moderna prefiere cuerpos
delgados
(hay
temor
a
la
obesidad)
(Kcal/día) sangre (mg/dL)
secuencia de
(Nesse,
2001b)
(peso/altura)2
formas
Cazadores-recolectores Africa (actuales y
consecutivas
La
dieta
actual
moderna
(Laudan,
por inferencia, los paleolíticos)
DESDE
2000)
es
abundante
en
alimentos
2.100
121
19
ANTES,
muy energéticos; hábitos
(caza
magra)
(cazador
magro)
desde
modernos favorecen el
Humanos modernos (USA)
sus
sedentarismo. Uno de los tantos
2.250
204
26
precursores
efectos es OBESIDAD (Eaton et
(comida grasosa)
(obeso)
al. , 1988). También bulimia y
anorexia(Nesse, 2001b)
Tabla 2. Medicina Evolucionaria de la obesidad (Spotorno, 2004).
FIGURA 1. Diagrama de relaciones entre diversas ciencias. A) Escasa integración
probablemente a mediados del siglo XX. B) Creciente integración a comienzos del
tercer milenio. (Modificada para las Ciencias Médicas a partir de Penn 2003(Penn,
2003), tomada de (Spotorno, 2004)).