Si bien es difícil dar una definición exacta, podemos encontrar características comunes de lo que se entiende por «complejidad» en ciencias. Imaginemos un sistema con un alto número de componentes que poseen un elevado grado de interacción entre ellos. A partir de esta interacción, aparecen propiedades nuevas que no son explicables por la simple suma de las partes: son propiedades emergentes. Estas propiedades emergentes son un claro reflejo de un cierto grado de organización. En determinados sistemas alejados del equilibrio, esta organización aparece espontáneamente (lo que el biólogo teórico Stuart Kauffman denomina «order for free» y que podríamos traducir por un coloquial «orden por la cara» u «orden gratuito») y, en consecuencia, el sistema se autoorganiza. Estos sistemas dinámicos evolucionan y en su evolución el tiempo juega un papel activo, proporcionando historia al sistema. Esta historia no es lineal, sino que existen una serie de puntos críticos en los cuales el sistema se ve obligado a tomar decisiones, que conducen a bifurcaciones en la dinámica del sistema que afectan irreversiblemente la evolución del mismo. Para ilustrar la importancia del tiempo y la historia en la evolución de los sistemas dinámicos, pongamos un sencillo ejemplo: La predominancia de L-aminoácidos en los seres vivos y su selección como sillares estructurales de las proteínas, frente a los D-aminoácidos, bien pudo deberse a una «toma de decisión» en un determinado momento; probablemente, en un principio no habría preferencia por uno u otro tipo de aminoácidos, pero una vez acontecida la toma de decisión irreversible, ella repercutiría en toda la evolución hasta el presente. A esta clase de fenómenos, Murray Gell Mann los ha denominado accidentes congelados.

¿Bajo qué condiciones se presenta la máxima complejidad?

Supongamos un sistema compuesto por un recipiente lleno de agua cuya parte inferior es susceptible de calentarse y la superior lo es de enfriarse. Imaginemos tres situaciones distintas:

1ª Se establece un suave gradiente de temperaturas entre las partes inferior y superior del recipiente. En tal caso, la difusión de calor acontece sin que tenga lugar un movimiento global de partículas. Podríamos decir que estamos ante una «situación ordenada».

2ª Se establece un fuerte gradiente de temperatura entre las partes inferior y superior del recipiente (esta última a mucha menor temperatura). En tal caso, la difusión de calor lleva asociado un movimiento global de materia que conlleva la formación de células de convección. Como las masas de agua siguen trayectorias definidas en estas celdas de convección, podemos considerarlas «estructuras organizadas».

3ª El gradiente de temperatura es tan grande que se desorganizan las células de convección, generándose un movimiento turbulento y desorganizado de partículas.

Pues bien, asociamos la complejidad al segundo caso, en el cual acontece el fenómeno de autoorganización en condiciones alejadas del equilibrio. En definitiva, ahora podemos entender, siquiera de modo intuitivo, que los científicos sitúan la complejidad entre el orden y el caos.

Pudiera pensarse que los sistemas complejos son la excepción en la naturaleza. No es el caso: antes al contrario, los sistemas complejos parecen ser ubicuos. Para el estudiante de Biología es particularmente relevante conocer que la célula, el sistema inmune, el sistema nervioso, cualquier ser vivo, en definitiva, son sistemas complejos que poseen la capacidad de adaptarse frente a las condiciones del medio: son sistemas complejos adaptativos. Así pues, la vida se sitúa en esa región privilegiada entre el orden y el caos que ha sido denominada la frontera del caos.

Eduardo Giménez Citoler, Esther Melgarejo Páez, Pedro Antonio Pinazo Pinazo, Francisco Javier Rivero Torres, Carlos Rodríguez Caso, Francisco José Rodríguez Román y Rafael Sesmero Carrasco fueron alumnos del curso 1998-99 de la asignatura Biofísica en la Universidad de Málaga.