Metazoan complexity and evolution: it is a trend?

Laura CastilloPaola CorbínCarlota DavóAndrea EscuderoSilvia Espada

Daniel W. McShea

·Profesor asociado de biología en la Universidad de Duke

·Es co-autor de:

La Primera Ley de la Biología:la tendencia de la Diversidad y Complejidad para aumentar en Sistemas Evolutivos

Filosofía de la Biología: una introducción contemporánea

LAMARK DARWIN COPE

Tendencias en medios y máximos

Definición y un esquema general de la complejidad

Cuatro tipos de complejidad Medidas y evidencias Causas de la tendencia y limites

Partes del articulo

Definiendo complejidad...

No hay una definición ni una forma de medir de forma universal e inequívoca cualquier sistema

¿Qué es la complejidad? →

Una visión estrecha(the narrow view)La complejidad de un sistema vendría dada por el aumento del número de diferentes partes o interacciones que éste tiene.

Una visión estrecha(the narrow view)La complejidad de un sistema vendría dada por el aumento del número de diferentes partes o interacciones que éste tiene.

Es puramente estructural.

Cuatro tipos de complejidad

OBJETOS Y PROCESOSJERÁRQUICO Y NO JERÁRQUICO

Cuatro tipos de complejidad

¿Mayor complejidad de objetos?

Complejidad de objetos → número de las diferentes partes físicas que forman un sistema

Cuatro tipos de complejidad

¿Mayor complejidad de procesos?

Complejidad de procesos → número de las diferentes interacciones entre las diferentes partes de un sistema

Cuatro tipos de complejidad

¿Mayor complejidad jerárquica de objetos?

Complejidad de objetos jerárquica→ número de niveles de anidamiento de las partes en las totalidades

Cuatro tipos de complejidad

¿Mayor complejidad jerárquica de procesos?

Complejidad de procesos jerárquica→ número de niveles de una jerarquía provocada por una causa

Cuatro tipos de complejidad

Complejidad total

Objeciones a la visión estrecha

Complejidad y aleatoriedad

- Dificultad de separar en biología lo aleatorio de lo funcional.

- Todo sistema presenta un componente ‘regular’ y uno ‘aleatorio’. Se debe intentar restringir complejidad a características ‘regulares’.

- Distinguir los tipos de partes por:

-La funcionalidad-Las regularidades

Complejidad y procesos generadores

Complejidad de un organismo debido a la complejidad de lo que lo ha generado.

Problema: sistemas simples presentan complejos mecanismos generadores y viceversa.

Complejidad y procesos generadores

Expectativa:organismos más avanzados organismos más complejos requieren más largos genomas

Ausencia de relación entre complejidad estructural y complejidad del mecanismo que la genera.

PRUEBAS Y MEDIDAS DE LAS TENDENCIAS

Complejidad morfológica no jerárquica

MEDIDAS

Complejidad morfológica no jerárquicaSegún el número de tipos celulares EVIDENCIAS

Complejidad morfológica no jerárquicaEVIDENCIASExtremidades pares en artrópodos acuáticos

Complejidad morfológica no jerárquicaEVIDENCIAS

Columna vertebral

Complejidad de desarrollo no jerárquica

MEDIDAS Número de interacciones independientes

EVIDENCIAS

COMPLEJIDAD MORFOLÓGICA JERÁRQUICA Definición: Es el número de niveles de

anidamiento del conjunto de las partes. Sistemas artificiales.

Sistemas naturales Grado de individualización.

Problema: Contar los niveles en los sistemas naturales es difícil.

Solución: Suponer que la complejidad jerárquica de todos los metazoos es aproximadamente la misma (Individuos pluricelulares).

MEDIDAS

Medidas de la individualización

Número de interacciones entre las partes. Intensidad de esas interacciones.

Coeficientes de correlación.

“Fallos” de esta forma de medir

No tiene en cuenta el espacio y el tiempo en que se sitúan los sistemas.

No tiene en cuenta la funcionalidad de las partes (de forma deliberada).

¿Porqué se excluye la funcionalidad?

Estudiando estructura y función por separado es posible encontrar de forma empírica la relación entre ellas.

Es probable que la selección de la funcionalidad sea la principal causa de un mayor nivel de individualización. Pero puede que la correlación sea imperfecta.

Grado de individualización

Sociedades o colonias

Son el principal nivel de estudio. Debido a: En el pre-Phanerozoic hubo una tendencia en el

máximo de complejidad jerárquica. Procariotas Eucariotas Pluriceluares

Se pueden descomponer en partes bien diferenciadas.

Secuencialmente nivel 1, nivel 2, nivel 3, etc. Interpolación nivel 1, nivel 3, nivel 2, etc.

PRUEBAS

1)

Briozoos

Cheilomata

2)

3)

COMPLEJIDAD DESARROLLATIVA JERÁRQUICA Definición: Es el número de niveles implicados en

una relación causal jerárquica.

MEDIDAS

Contar el número de niveles implicados. El promedio donde los nodos divergen.

Character entrenchemt

PRUEBAS

CAUSAS DE LA COMPLEJIDAD BIOLÓGICA

Posibles causas de las tendencias

Causas de las tendencias

Pasiva Conducida

Tendencia que ocurre sinfuerzas conductoras o parciales

Tendencia general a aumentar la complejidad

complejidad

tiem

po

Tendencia pasiva

tiem

po

complejidad

Tendencia conducida

Cambios en la complejidad

Se distingue entre:

CRECIMIENTO OCASIONAL

CRECIMIENTO NECESARIO

Análisis y evidencias de las causas

Algunos autores previos a este artículo han propuesto que la complejidad implica una tendencia conducida.

Otros han dicho que hay posibles causas para que existan límites en la complejidad.

Análisis y evidencias de las causas

El estudio de estas causas se ha hecho simulando la diversificación de grupos.

Con esto no podemos identificar la causa precisa, pero si intentar reducir el camino para encontrarla.

Análisis y evidencias de las causas

Primer test: comportamiento del mínimo.

complejidad

tiem

po

complejidad

tiem

po

tiem

po

complejidad

Análisis y evidencias de las causas

tiem

po

complejidadcomplejidad

tiem

po

Algunos no muestran una tendencia conducida o pasiva

Análisis y evidencias de las causas: metazoos Estudio centrado en los metazoos.

- Tipos de células: el mínimo se mantiene constante

Pasiva Conducida

Análisis y evidencias de las causas: metazoos-Tipos de patas en artrópodos:

Crecimiento del mínimo

Pasiva

Análisis y evidencias de las causas: metazoos-Número de vértebras:

Mínimo constanteNo fuerzas conductoras

Pasiva

LÍMITES Hay razones teóricas para pensar que los

límites existen.

complejidad

tiem

po

tiem

po

complejidad

tiem

po

complejidad

complejidad

tiem

po

Great Chain of Being Complejidad Perfección

Conclusión

¿Qué es la complejidad?

‘’Los habitantes de cada periodo sucesivo han derrotado a sus predecesores en la lucha por la vida, y son, en ese sentido, superiores en la escala de la naturaleza. Este hecho puede explicar la imprecisa sensación de muchos paleontólogos de que la organización en su totalidad ha progresado.’’

ORGANIZACIÓN

Algo está aumentando. Pero,

¿es la complejidad?