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Hemos traducido la excelente introducción que Kenneth Mossman realiza a su obra «The complexity paradox». La complejidad hace más evidentes las limitaciones del paradigma científico vigente reduccio-experimentalista. 

 

«Los recientes descubrimientos y desarrollos tecnológicos en las ciencias de la vida, especialmente en genómica, proteómica, informática y nanotecnología, plantean nuevos desafíos y posibilidades para la medicina humana. Los tecno-optimistas prevén un futuro brillante en el que la ciencia y la tecnología remediarán las miserias de la condición humana. En la nueva era, las personas vivirán vidas más largas y saludables, y las enfermedades crónico degenerativas, como la enfermedad de Alzheimer y el cáncer, se convertirán en cosa del pasado.

Pero, ¿es esto realista? La biología humana y las enfermedades humanas crónicas son estructural y funcionalmente complejas. Los sistemas complejos se comportan de forma impredecible y no pueden reducirse a simples descripciones cuantitativas o matemáticas. La complejidad biológica y fisiológica surge del gran número de elementos en red que interactúan (moléculas, células, etc.) y de bucles de retroalimentación regulatorios, en una amplia gama de escalas espaciales y temporales. Se han hecho grandes avances en el diagnóstico y la terapia médica, y tenemos todas las razones para ser optimistas sobre el futuro, pero las complejidades inherentes de la vida limitan lo que en última instancia podemos saber y entender sobre el cuerpo humano y la enfermedad.

Sin embargo, una perspectiva desde la complejidad promete abrir nuevos enfoques para una mejor comprensión de los procesos fisiopatológicos. Uno de los principales desafíos de la medicina contemporánea y la salud pública es la detección temprana de enfermedades crónico degenerativas. Encontrar y tratar los cánceres o la enfermedad de Alzheimer en etapas tempranas salva vidas y mejora la calidad de vida. Una perspectiva desde la complejidad exige un enfoque multidisciplinario para resolver estas enfermedades que nos desafían. Las ciencias computacionales, la genómica, la proteómica y la biología de sistemas ofrecen formas poderosas de evaluar las redes de señalización y otras características de los sistemas complejos, para poder desarrollar nuevos ensayos clínicos y crear nuevas herramientas diagnósticas y terapéuticas para el manejo de enfermedades.

Este libro trata sobre la complejidad y su papel central en la biología humana y la medicina. «Complejidad» significa que el todo es más que la suma de las partes. El comportamiento de muchos sistemas complejos es inherentemente caótico, lo que significa que es imposible predecir y describirlo completamente de manera cuantitativa. «Caos» se refiere a comportamientos no lineales donde, pequeños cambios en una parte del sistema, conducen a modificaciones desproporcionadas e impredecibles en todo el sistema tiempo más tarde. Esto se observa a menudo en terapias farmacológicas donde se detectan complicaciones inesperadas en partes del cuerpo no relacionadas con la enfermedad.

El comportamiento impredecible que caracteriza la complejidad surge de la altamente sensible dependencia de los sistemas complejos a las condiciones iniciales. Lo que sucede en el futuro está determinado por lo que está sucediendo ahora y tiene poco que ver con lo que sucedió en el pasado. A menos que el sistema se pueda describir completamente y con precisión, en un momento determinado, cualquier previsión del comportamiento del sistema está sujeta a grandes incertidumbres. Incluso pequeñas imprecisiones en la descripción de las condiciones iniciales significa que el comportamiento futuro no es predecible. En los sistemas biológicos complejos, las condiciones iniciales no pueden describirse completamente porque los propios sistemas no se entienden completamente.

La investigación en casi todos los campos de la ciencia, incluida la biología y la medicina, se ha basado en la doctrina del reduccionismo, la idea de que los procesos naturales deben ser explicables mediante el análisis de las partes y que las explicaciones de nivel superior no pueden ser fundamentales. Se han buscado explicaciones reduccionistas para comprender las funciones corticales cerebrales más elevadas o fenómenos económicos y sociales. Por ejemplo, las ciencias económicas y la dinámica social, según los reduccionistas, deben ser explicables sobre la base del comportamiento humano. A su vez, el comportamiento humano es explicable en términos de procesos biológicos, que se fundamentarían en términos de reacciones químicas y leyes físicas.

Pero las perspectivas reduccionistas no pueden explicar fenómenos complejos. El lenguaje y otras funciones cerebrales de orden superior no se pueden entender examinando las neuronas individuales y sus conexiones porque el lenguaje es una propiedad emergente del cerebro. La enfermedad de Alzheimer no puede explicarse completamente examinando proteínas aberrantes y alteraciones neurofibrilares. La enfermedad y todas sus manifestaciones conductuales representan propiedades emergentes de funciones corticales anormales.

En biología y medicina, las explicaciones finales provendrán de perspectivas a nivel de sistemas. Sin duda, nuestra comprensión del cáncer se ha beneficiado considerablemente de un enfoque reduccionista mediante los estudios de las células cancerosas y de cómo difieren de las normales. Pero el cáncer es una enfermedad compleja. A medida que el cáncer progresa, se vuelve más complejo porque la enfermedad gradualmente se convierte en algo más que una población de células aberrantes. Comprender el cáncer y otras enfermedades crónico degenerativas que asolan el cuerpo requiere una perspectiva holística que revele propiedades emergentes específicas de las enfermedades.

La complejidad exige que repensemos nuestro enfoque de la medicina y las enfermedades. La teoría celular de la enfermedad, una visión reduccionista propuesta por Rudolf Virchow en el siglo XIX, argumenta que enfermedades, como el cáncer, pueden entenderse completamente a nivel celular. Pero las incertidumbres inherentes a la complejidad sugieren lo contrario. La biología y la medicina se enfrentan a la paradoja de la complejidad: cuanto más aprendemos sobre sistemas complejos, más preguntas tenemos. Nuestra creciente comprensión del cáncer es un buen ejemplo. El descubrimiento de genes cancerosos llevó a preguntas sobre cómo estos genes regulan el crecimiento de las células cancerosas. Las respuestas a esas preguntas revelaron que los genes hablan entre sí a través de grandes redes, superpuestas y complejas. Ahora muchos científicos están utilizando el análisis de red y los métodos computacionales para explorar cómo funcionan estas redes. Lo que aprendamos de estos estudios será importante para abordar preguntas sobre cómo crecen y se desarrollan los tumores

La incertidumbre implica que nunca podremos saber todo lo que hay que saber sobre el cáncer y otras enfermedades crónico degenerativas. El espectro del «no saberlo todo» es la fuerza impulsora detrás de la investigación y la búsqueda de conocimiento para intentar gradualmente reducir nuestra ignorancia y aprender lo suficiente sobre la enfermedad en orden a procurar controlarla. El enfoque en la complejidad se distingue claramente en este libro del enfoque convencional adoptado en la mayoría de los libros generales sobre biología y medicina. La última mitad del libro aborda las enfermedades humanas crónico degenerativas como ejemplos de fenómenos complejos que surgen de la complejidad del propio cuerpo humano. La enfermedad de Alzheimer, el cáncer, las enfermedades cardíacas, la obesidad y la diabetes tipo 2 se discuten en detalle porque representan desafíos clave en la medicina contemporánea y la salud pública. La complejidad es evidente en todos los niveles de organización biológica, desde orgánulos subcelulares hasta comunidades de organismos. Una perspectiva desde la complejidad es una herramienta o marco útil para entender la enfermedad y controlarla. Este libro argumenta que el enfoque médico tradicional de centrarse en tejidos u órganos enfermos específicos debe complementarse con un enfoque holístico de todo el sistema; un enfoque que considere la enfermedad como un problema de todo el cuerpo. Las enfermedades crónicas afectan a toda la persona, no solo a un tejido específico.

Este libro pretende llenar un nicho crítico en el mundo de la biología, la medicina y la salud pública. El cuerpo humano y otros sistemas complejos no se pueden desentrañar ni comprender fácilmente examinando las partes de los componentes y sus conexiones. Por contra, son necesarios enfoques interdisciplinarios y a nivel de sistema para revelar características de complejidad y emergencia buscando la resolución de los problemas en salud y el manejo y prevención de las enfermedades.

El libro hace predicciones significativas a partir de la teoría de la complejidad que conducen a algunas conclusiones sorprendentes sobre la salud y la enfermedad.

(1) Las enfermedades crónico degenerativas surgen como pequeñas perturbaciones en una parte del cuerpo, pero eventualmente tienen efectos en todo el sistema. Entender las enfermedades crónicas es entender la complejidad del cuerpo humano.

(2) Las enfermedades complejas no tienen memoria. La mayoría de las enfermedades crónicas tardan años, si no décadas, en aparecer. Una vez que la enfermedad se ha desarrollado, no se pueden identificar sus causas específicas. La terapia está desacoplada de la causalidad. Afortunadamente, el éxito del tratamiento no depende de conocer la causa. Los médicos están capacitados para buscar causas y saber por qué ocurren enfermedades. Pero una vez que se diagnostica la enfermedad, la causa(s), si la hay, no importa. Lo que importa es llegar a la enfermedad lo suficientemente temprano como para que el tratamiento pueda ser eficaz.

(2) Las enfermedades complejas pueden ocurrir espontáneamente sin ninguna causa. Como consecuencia, los riesgos asociados con pequeñas dosis de agentes causantes de enfermedades no pueden distinguir fácilmente de los riesgos espontáneos de padecer enfermedades. Aunque las probabilidades de enfermedad se pueden asignar a una población, las personas que en la población contraerán la enfermedad no son identificables. Las implicaciones para las políticas de salud pública son considerables porque los agentes causantes de las enfermedades, en particular los carcinógenos, están regulados a dosis muy bajas con enormes costos económicos.

(3) El curso clínico de las enfermedades y la respuesta clínica a la terapias son impredecibles en cada paciente. Sin embargo, ciertas pruebas están disponibles para determinar si un paciente puede ser sensible a terapias específicas.

(4) Las enfermedades crónico degenerativas como el cáncer y la enfermedad de Alzheimer no se pueden erradicar, pero la detección temprana y la terapia pueden retrasar la progresión y prolongar la calidad de vida. Las pruebas de detección de enfermedades en poblaciones asintomáticas no son útiles, excepto para grupos de alto riesgo.

Al escribir este libro he asumido cierto grado de conocimientos en ciencias naturales, principalmente en biología y en menor medida en física. El libro presenta el fenómeno de la complejidad en la biología humana y la medicina, un campo de la ciencia emocionante y en rápido movimiento. La complejidad exige que pensemos en los procesos de la vida de manera novedosa¡. Los métodos científicos tradicionales presentados en los cursos universitarios de ciencias, a menudo son inadecuados para explicar la emergencia, el caos y otras características de los sistemas complejos de vida. Los enfoques reduccionistas no pueden explicar completamente los fenómenos a nivel de sistema.

Lo que estoy tratando de lograr aquí es proporcionar una nueva perspectiva para abordar la salud y las enfermedades. El cuerpo no es simplemente una colección de sistemas fisiológicos independientes cuyas funciones están coordinadas por otros sistemas integradores. La teoría de la complejidad nos enseña que todo está conectado y que cambios en un sistema pueden tener consecuencias en otros sistemas. En la enfermedad uno o más tejidos se ven directamente afectados por un proceso patológico, pero eso también implica que tejidos no relacionados sufran las consecuencias debido a la interconexión que está en el corazón de la complejidad.

La complejidad nos obliga a repensar cómo entendemos la medicina y la salud pública. ¿Qué debe hacer un médico de manera diferente si considera una constelación de signos y síntomas dentro de un sistema complejo? ¿Cómo puede la teoría de la complejidad dar forma o guiar a los programas de salud pública cuando los factores causales pueden ser difíciles, si no imposibles, de identificar? Discuto estas cuestiones y otras relacionadas sobre cómo los problemas complejos requieren soluciones sistémicas en lugar de análisis de los componentes individuales. Por ejemplo, la homeostasis es un concepto utilizado en medicina y fisiología para referirse al equilibrio entre varios sistemas del organismo. Sólo a través del marco de la teoría de la complejidad podemos entender cómo se crea y mantiene la homeostasis en la salud y se pierde en la enfermedad.

………

Una perspectiva desde la complejidad nos permite establecer un marco conceptual novedoso en biología. Por lo general, pensamos en la evolución darwiniana, la biología celular y la homeostasis como teorías principales de la biología pero, a menudo, se enseñan como temas diferenciados y separados en el currículo de ciencias universitarias. La ciencia de la complejidad rara vez se discute, si se discute; sin embargo, la complejidad es la teoría general que vincula las teorías biológicas tradicionales. Un plan de estudios centrado en la ciencia de la complejidad como tema unificador en biología, proporciona una exploración integral e inclusiva del vasto mundo de la biología y la medicina. El desafío en el aula universitaria de hoy en día es construir marcos conceptuales eficaces para permitir a los estudiantes organizar y entender la información fáctica. Con Bing, Google y otros motores de búsqueda en Internet, los estudiantes pueden recopilar hechos sobre cualquier cosa sin salir de sus habitaciones. La teoría de la complejidad proporciona el marco conceptual que permite a los estudiantes dar sentido a todos los datos biológicos y conceptos que se encuentran.

He enseñado introducción a la biología en la universidad durante muchos años y siempre he estado preocupado por el enfoque fragmentado que la biología tradicional ha tenido. En muchas instituciones, la biología se enseña en dos dominios separados. Un dominio es la «pequeña» biología, centrándose en la biología de las células u organismos multicelulares individuales. El segundo dominio es la «gran» biología y mira la vida a nivel poblacional y global, centrándose en el comportamiento animal, la evolución darwiniana, la ecología, la genética de la población y temas de este tipo. Lo que falta es un marco coherente y completo que una toda la biología. Ese principio unificador es la complejidad.

El mundo está lleno de fenómenos que son extremadamente complejos, incluyendo la función (y el fracaso) de los procesos biológicos que ocurren en nuestros propios cuerpos. En las últimas décadas, investigadores de una variedad de disciplinas, incluyendo física, matemáticas, ciencias de la computación, ciencias sociales, climatología y biología, han tratado de entender las fuerzas subyacentes que dan lugar y forma a fenómenos complejos. Si bien, hay una literatura sobre complejidad y salud humana, no es una parte central del currículo de la biología universitaria o el material que se enseña a los estudiantes de la escuela de medicina. Este libro pretende llenar ese vacío aunque también ha sido escrito para inspirar a los investigadores a incorporar principios de la teoría de la complejidad en su investigación así como para dar, a cualquier persona interesada en la naturaleza compleja de la salud y la enfermedad, un esbozo del potencial de la teoría de la complejidad para explicar múltiples fenómenos relacionados con las enfermedades.

La complejidad es la biología y la medicina del siglo XXI. Los problemas contemporáneos de la biología y la medicina no pueden resolverse con los enfoques clásicos de las disciplinas científicas tradicionales. Los enfoques interdisciplinarios que, impulsados por la complejidad, proporcionan estrategias novedosas y un pensamiento creativo, están listos para poder usarse para abordar los problemas contemporáneos de la biología y la medicina. Es necesaria la consolidación de las ciencias computacionales, la neurobiología, la biología de sistemas, la ingeniería, la química y la física con una misma mirada. Nada en biología o medicina tiene sentido excepto a la luz de la complejidad. La complejidad es la teoría unificadora de la vida.

Traducción de Abel Novoa

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