El concepto de sistema y su estructura
Desde un punto de vista metodológico, cualquier fenómeno biológico complejo no puede describirse mediante un solo factor; todos los fenómenos de la naturaleza están determinados por múltiples componentes. Para comprender cómo funciona la materia viva, la ciencia recurre al concepto de sistema.
Un sistema es un conjunto de objetos o elementos que están interconectados mediante interacciones regulares.
Es importante distinguir dos tipos de propiedades que se pueden observar al combinar elementos:
- Propiedades agregadas: son simplemente la suma total de las propiedades de todas las partes. En este caso, los elementos se encuentran simplemente juntos, pero no se modifican entre sí.
- Propiedades sistémicas: son el rasgo clave de cualquier sistema genuino. Como resultado de interacciones estrechas, surgen nuevas características holísticas que difieren radicalmente de las propiedades originales de los componentes que lo integran.
Al conjunto de todas las conexiones e interacciones entre los elementos dentro de un sistema se le denomina habitualmente estructura.
Metodología del enfoque sistémico
El enfoque sistémico actúa como la base metodológica de la biología. Es una táctica de investigación especial que permite desglosar y analizar objetos de gran complejidad sin perder su sentido holístico.
La metodología para estudiar sistemas de cualquier tipo se basa en un algoritmo estricto:
- Definición de los elementos. En la primera etapa, es necesario identificar todas las partes constituyentes que forman el sistema en estudio.
- Establecimiento de la estructura. Se determina cómo interactúan exactamente los elementos entre sí, así como la naturaleza y la fuerza de los vínculos entre ellos.
- Evaluación del entorno externo. Se identifican los factores ambientales externos que entran en contacto con el sistema, y se miden la naturaleza y la intensidad de estos impactos externos.
Historia y evolución de la teoría
Históricamente, la formación del enfoque sistémico se produjo sobre la base de las ciencias naturales, avanzando desde la física hacia la química y, posteriormente, hacia la biología. El desarrollo de esta corriente está vinculado a la obra de varios científicos destacados.
Justus von Liebig (1803–1873) se convirtió en el fundador de la ecología factorial. Ya a mediados del siglo XIX formuló ideas muy cercanas a la comprensión moderna del enfoque sistémico. Insistió en la necesidad de reconocer las partes de un fenómeno complejo, estudiar su naturaleza, sus propiedades y, lo más importante, las proporciones y relaciones entre ellas.
Una contribución enorme fue realizada por Vladímir Ivánovich Vernadski. Aplicó este enfoque al más alto nivel de abstracción científica, cuyo resultado fue la creación en 1926 de la doctrina de la biosfera, el ecosistema global de nuestro planeta.
El investigador austriaco Ludwig von Bertalanffy consolidó definitivamente estas ideas en 1969 al crear la Teoría General de Sistemas. El estatus oficial de ciencia independiente lo adquirió este enfoque un poco antes, en la década de 1960. A ello contribuyó el progreso técnico, en primer lugar, el rápido desarrollo de las computadoras, que permitieron calcular relaciones complejas.
Objetivos de la teoría de sistemas
La teoría moderna se plantea metas ambiciosas que van más allá de la simple descripción de los objetos biológicos. Las tareas principales incluyen:
- La formulación de principios universales generales sobre la estructura de los sistemas vivos y no vivos.
- El descubrimiento de las leyes fundamentales de su funcionamiento.
- El desarrollo de un aparato matemático preciso que permita describir y predecir el comportamiento de sistemas de muy diversos tipos ante cambios en las conexiones internas o bajo la influencia del medio ambiente.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué tipos de sistemas se distinguen en biología según la naturaleza del intercambio de materia y energía?
En las fuentes citadas se confirma explícitamente el tipo abierto para los sistemas vivos.
- Los organismos vivos son sistemas biológicos abiertos caracterizados por un intercambio continuo de sustancias y energía con el medio ambiente.
- El organismo humano es un sistema termodinámico abierto caracterizado por la presencia de un metabolismo de materia y energía.
- La célula eucariota es un sistema biológico abierto.
A través de los organismos vivos fluyen corrientes de materia y energía: la absorción de los elementos necesarios del medio ambiente y la liberación de productos de desecho. El intercambio de materia y energía es la propiedad fundamental de los seres vivos; la existencia solo es posible en condiciones de intercambio con el medio, y la cesación del mismo conduce al cese de la vida.
¿Qué propiedades fundamentales son características de todos los biosistemas vivos?
Los sistemas vivos se diferencian cualitativamente de los no vivos por la presencia de una serie de propiedades comunes:
- Intercambio de materia y energía: a través de los organismos vivos fluyen corrientes de materia y energía (absorción de los elementos necesarios del entorno y eliminación de productos de desecho); este intercambio garantiza la constancia de la composición química y la estructura de las partes del organismo.
- Autoreproducción: la continuidad de la vida está garantizada por la reproducción; se forman nuevas moléculas y estructuras sobre la base de la información genética codificada en la secuencia de nucleótidos del ADN.
- Herencia: propiedad de los organismos de transmitir sus rasgos y características de desarrollo a lo largo de las generaciones; su base es la estabilidad y la constancia de la estructura de las moléculas de ADN.
- Variabilidad: la propiedad de adquirir nuevos rasgos en el proceso de desarrollo individual según las condiciones del entorno.
- Crecimiento y desarrollo: basados en el programa genético del ADN; el desarrollo individual es la ontogenia y el desarrollo histórico es la filogenia.
- Irritabilidad: una de las propiedades de los sistemas vivos.
- Estructuración: necesaria para un metabolismo ordenado; la vida se opone al aumento de la entropía mediante un flujo constante de energía.
- Uso de información biológica: almacenamiento en el ADN, transferencia a través del ARN hacia proteínas enzimáticas.
- Discontinuidad (discretibilidad): existencia en forma de organismos individuales.
Para memorizar el algoritmo del enfoque sistémico, utilice la sigla E-E-A: Elementos (hallar las partes), Estructura (determinar las conexiones), Ambiente (evaluar la influencia externa).
Preguntas de clases y exámenes
¿En qué se diferencian las propiedades sistémicas de las agregadas?
Las propiedades agregadas son la simple suma de las características de los elementos aislados. Las propiedades sistémicas, en cambio, son cualidades fundamentalmente nuevas que surgen en un objeto únicamente gracias a la interacción regular de sus partes.
¿Quién creó la Teoría General de Sistemas?
El fundador de la Teoría General de Sistemas es el científico austriaco Ludwig von Bertalanffy, quien la presentó en 1969.
¿Qué papel jugó Justus von Liebig en la biología?
Se convirtió en el pionero de la ecología factorial y ya en el siglo XIX señaló la necesidad de estudiar no solo las partes de un fenómeno complejo por separado, sino también las relaciones existentes entre ellas.
¿Cuándo se convirtió el enfoque sistémico en una ciencia independiente?
Adquirió el estatus de disciplina científica independiente en la década de 1960. El principal impulso para ello fue el desarrollo de las computadoras, indispensables para procesar complejos conjuntos de datos sobre las interacciones.
Qué más repasar sobre el tema
- Aparato matemático para describir el comportamiento de los sistemas biológicos
- Leyes de funcionamiento de los sistemas complejos en la naturaleza
- Ecología factorial de Justus von Liebig: conceptos básicos
- La biosfera como sistema global en la obra de V. I. Vernadski
- Influencia de los factores ambientales sobre los objetos biológicos
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