Batir al unísono

STEVEN STROGATZ

«Hemos supuesto que todos los sistemas necesitan un liderazgo, que siempre necesitamos una comandancia interior centralizada, y esto no es cierto. Y muchos sistemas funcionarían mejor si se les permitiera organizarse a sí mismos.»

Steven Strogatz es el científico moderno que podría dar más respuestas al hombre de la calle, si gran parte de la comunidad científica no le confundiera haciéndole creer que no se deben formular las preguntas que realmente interesan a la gente. Detrás de frases tan enigmáticas como «sistemas de autogobierno que ejecutan transiciones de fase» —la jerga académica al uso—, se esconde la búsqueda de por qué tienden a sincronizarse los ciclos menstruales de un grupo de mujeres que trabajan en el mismo despacho, del choque que se produce en la célula que súbitamente opta por ser cancerígena, del estallido de la Bolsa, de la aparición de la conciencia en el cerebro, del batir sincronizado de las células en el corazón, o del empeño de las moléculas del vodka olvidado demasiado tiempo en la nevera en seguir bloqueadas unas con otras en forma de hielo, negándose a fluir por el cuello de la botella hacia la copa.

EDUARDO PUNSET: ¿Sabemos, en realidad, qué sucede en cada uno de estos casos?

STEVEN STROGATZ: Son algunas de las preguntas más interesantes de la ciencia actual. Y en casi ningún caso lo comprendemos por completo. Para apuntar algunos ejemplos más, mencionaré la estabilidad de los sistemas ecológicos de muchas especies, y los organismos que se alimentan unos de otros e interactúan y coperan. Estamos empezando a aprender ciertas cosas: hemos hallado parecidos en todos estos sistemas ya que, por ejemplo, todos están compuestos de muchos individuos que interactúan siguiendo unas reglas muy simples, pero de la combinación de todos los individuos surge una complejidad increíble y esos milagros de los que has hablado.

E.P. Vamos a hablar de un milagro que mencionas varias veces en tu libro SINC: Cómo emerge el orden del caos en el Universo, la naturaleza y la vida cotidiana: las luciérnagas de Tailandia… Ahí tenemos varios cientos de luciérnagas que de repente emiten luz todas a la vez, en el mismo instante, aunque no sabemos cómo se comunican entre ellas. ¿O es cierto que es una cuestión de competencia sexual, y que son los machos los que intentan sorprender a las hembras siendo los primeros en emitir destellos de luz? ¿Cómo demonios lo hacen todos a la vez?

S.S. Sí, creo que éste es uno de los pocos casos que entendemos relativamente bien. Como tú has dicho, son sólo las luciérnagas macho las que participan en este fenómeno espectacular. Para detallar el fenómeno explicaré que en los ríos de Tailandia que llevan al mar, miles de luciérnagas machos están en las hojas de los árboles, y por la noche, al ponerse el Sol, comienzan a verse al dejar de competir con el Sol. Y al principio están completamente desordenadas, emiten luz de forma aleatoria, sin estar coordinadas, como el público que aplaude al final de una interpretación en Estados Unidos. Aquí somos tan independientes que estamos completamente desorganizados y ni siquiera intentamos lo contrario. En cambio, en países como Hungría y Rumania, y quizás en España, la expectativa cultural es que se aplauda a la vez, al unísono. Pero al fin y al cabo somos seres humanos inteligentes y podemos hacerlo; lo fantástico es que las luciérnagas, que no son particularmente inteligentes, puedan producir una versión visual parecida. Lo que sucede con las luciérnagas es que al principio están un poco desorganizadas y luego, en pequeños grupos de dos, tres o cuatro comienzan a emitir luz y, al cabo de una hora —no es instantáneo—, un kilómetro y medio de la orilla del río se cubre de árboles con estos insectos que emiten luz a la vez. Y lo entendemos porque una luciérnaga no sólo emite luz, sino que también puede ver. Así, su sistema nervioso se ajusta de manera inconsciente: cuando recibe un destello puede incrementar o retrasar su controlador interno de los destellos, de manera que comienza a hacerlo en armonía con sus compañeros. En realidad no sabemos por qué lo hacen. ¿Quieres que hablemos de las motivaciones?

E.P. Sería muy interesante saber por qué. Pero finalmente todos aplauden al mismo tiempo, como se hace en Hungría. Existe otro ejemplo fascinante en nuestro interior, el reloj biológico. Estos reflejos circadianos que hacen que nos despertemos o durmamos más o menos a la misma hora. Este ciclo circadiano ¿está en el cerebro o está en las células?

S.S. Es una pregunta fantástica. Tenemos unos ciclos circadianos de los que todos somos conscientes. Es posible despertarse cada día a la misma hora sin necesidad de utilizar el despertador, porque hay algo en el cuerpo que nos dice la hora que es. La pregunta es: ¿dónde está? Yo diría que en cada célula del cuerpo. Cada célula del cuerpo tiene unos ciclos bioquímicos que la mantienen en sincronización con el mundo que nos rodea las veinticuatro horas. Hay un reloj maestro, como has indicado, que está en el cerebro, en un emplazamiento muy interesante. Tenemos los dos ojos, que están en contacto con el mundo exterior y la vida. Dentro de los ojos tenemos los nervios ópticos que conectan con el cerebro y se encuentran para hacer esta conexión con el cerebro. En este cruce, donde se encuentran los dos nervios, hay un grupo de miles de células, muy en el interior del cerebro, en el hipotálamo, y a estas células se las llama el núcleo supraquiasmático. Explicaré la etimología de la palabra: procede del latín supra, que significa sobre, y de quiasma, el quiasma óptico, que es donde los nervios ópticos se cruzan. Cada célula es como un pequeño reloj eléctrico que se mantiene como en una placa de Petri con sus nutrientes particulares, y cada célula tiene un ritmo de voltaje que sube y baja en un ciclo de veinticuatro horas. No necesita el resto del cerebro o del cuerpo. Son unos relojitos que están situados en el interior de nuestra cabeza.

E.P. Es increíble, pero entonces, ¿por qué los bebés — todos los padres lo han vivido— no saben cuándo despertarse y dormirse?

S.S. No lo sé. Muchos padres se dan cuenta de que después de tres meses los bebés comienzan a sincronizarse con el ciclo del día y la noche. Y no estoy seguro de lo que sucede en esos tres primeros meses, quizás es que las células no son capaces de comunicarse entre ellas correctamente, es posible que las sinapsis se estén desarrollando en el cerebro. Sabemos que el cerebro en esa época del crecimiento del niño se está desarrollando. Y no sólo eso, sino que parte de las conexiones entre las neuronas se están cortando. Existe este proceso tan interesante, que sucede durante este desarrollo, de cortar o podar las conexiones neuronales. Es como si los bebés tuvieran demasiadas conexiones y fuera necesario cortar las que no son buenas. Es decir, que no sé la respuesta correcta, y quizá no la haya. Pero algo debe suceder en el cerebro del bebé que le permite después de varios meses de vida sincronizarse… aunque en realidad no sabemos por qué sucede.

E.P. Lo que has explicado parece razonable. Es probable que las células necesiten un cierto tiempo para ajustar este sistema de comunicaciones entre ellas. En los ciclos circadianos existen las famosas zonas que tú llamas zonas zombis. Viví tres años en Haití y sé cosas de los zombis, pero no conocía estas zonas zombis en nuestro ciclo circadiano. Steve, corrígeme si me equivoco, pero entre las tres y las cinco de la madrugada no deberíamos estar despiertos, porque si lo estamos las neuronas se resienten y si nos empeñamos en mantenerlas alerta y en funcionamiento, pueden ocurrir desastres, como el de Chernobyl, el del Exon Valdez o la tragedia de Bopal en la India. Estas desgracias ocurrieron en la franja zombi del horario, ¿verdad?

S.S. Sí, es así. Como has dicho, la zona zombi es una zona peligrosa, es un periodo de tiempo particularmente delicado en el ciclo circadiano, en el que muchas de las funciones biológicas están en su peor momento. De manera que nuestro ciclo de vigilia alcanza su punto más bajo alrededor de esta hora. El motivo por el que lo denominamos zombi, es porque al tener que estar despierto toda la noche uno es consciente de ello: se siente cansado, los ojos están llorosos y te aletargas. En realidad es por la función del reloj biológico en el cerebro. Y todos hemos experimentado que si nos quedamos sin dormir un poco más y comienza a amanecer, empezamos a despertar, aunque no se vea la luz. Por ejemplo, si eres una persona que trabaja con ordenadores y te quedas una noche en vela para terminar un proyecto, no hace falta ver la luz que empieza a entrar… sientes que estás despertando, como si te levantaras de una segunda siesta. Esta segunda siesta es el producto de nuestra biología, y es cuando el cuerpo comienza a despertarse. Existe una hormona llamada cortisol, que segrega la glándula adrenal, que es la hormona del estrés del cuerpo. Es la que nos prepara para las actividades diurnas, para las batallas que tendremos que librar durante el día. Al final de esta zona zombi comienza a segregarse esta hormona, la temperatura del cuerpo comienza a ascender del mínimo y muchas funciones del cuerpo empiezan a conectarse y el cuerpo comienza a despertarse. Pero como he dicho, antes de este momento las funciones básicas están en el punto mínimo. Si se es piloto y se está pilotando un avión en esa franja horaria, se puede estar no suficientemente ajustado, o si se es controlador en una central nuclear y se empieza a trabajar en el turno de noche… éste es el momento en el que pueden ocurrir accidentes más graves.

E.P. ¿Qué consejo podríamos dar a las personas que tienen que trabajar en la zona zombi, hacia las tres de la madrugada… y a los jóvenes que van a la discoteca y se sorprenden de que a las seis de la madrugada sienten que despiertan? Si se acuestan a las siete o las ocho de la mañana, creyendo que podrán conciliar el sueño durante ocho horas, se equivocan porque al cabo de pocas horas se despertarán por culpa del cortisol del que hablabas antes, ¿verdad?

S.S. Así es. Si se está despierto toda la noche y al llegar a casa se quiere dormir, será difícil. Se puede creer que es a causa de la excitación de la juerga, y puede que en parte sea así, pero también es porque el despertador interno del cuerpo comienza a llamar: la temperatura del cuerpo se eleva, se segrega cortisol y se empiezan a producir otras hormonas. En otras palabras, el cerebro comienza a despertarse. Es un gran problema para las personas que trabajan de noche, ya que cuando llegan a casa después de haber trabajado necesitan dormir porque es su única ocasión para hacerlo, pero muy a menudo no pueden por culpa del ruido del tráfico, de los niños o de la luz que entra en la habitación. Se supone que estos factores son los que impiden dormir, pero incluso en condiciones ideales el cuerpo no podría dormir a esa hora. En cambio, quiero dar un consejo muy diferente a las personas que viajan por las distintas zonas horarias y sufren jet-lag. Cada persona lo experimenta de forma diferente: hay quien dice que nunca padece jet-lag porque duerme en el avión y al llegar está descansada. Estas personas creen que el jet-lag es un fenómeno de carencia de sueño, pero no es así. El jet-lag se produce cuando el marcapasos circadiano del cuerpo, el reloj interno, se ha quedado en la zona horaria anterior. Es decir que, por ejemplo, si viajo a España desde Estados Unidos, mi zona zombi se producirá en el momento en el que estoy haciendo algo, por ejemplo, en medio de una reunión, y es un problema. A eso se le llama jet-lag.

E.P. Hay quien dice que si se toma algún fármaco se lleva mejor. ¿Es cierto?

S.S. No lo sé. Hay gente que jura que ayuda, pero no lo sé. Mi impresión es que este campo de la ciencia es emergente, y yo tomaría todo tipo de precauciones antes de tomar un fármaco, como por ejemplo la melatonina, que es el más popular. Los estudios que se han realizado sobre la melatonina producida naturalmente demuestran que el cerebro la segrega en cantidades diminutas: una trillonésima de gramo de melatonina estará activa y afectará al cerebro. Es una hormona cerebral y yo la tomaría con mucha precaución. Sin saber lo que se está haciendo, para mí no tiene sentido. Creo que es más importante exponerse a la luz del día. La luz solar es lo que vuelve a configurar el reloj biológico, de manera que si yo tuviera que hacer este viaje a España, lo que haría es adaptarme al horario español inmediatamente. Saldría a desayunar y a dar un paseo por el parque por las mañanas. Y por las noches, no me quedaría despierto mucho tiempo, aunque no me sintiera cansado. Me acostaría a una hora razonable en esa zona horaria. De manera que para reconfigurar el reloj interno lo mejor es exponerse a la luz solar; da buenos resultados muy rápido.

E.P. Mejor que la melatonina. Existe otro caso fantástico, al que tú llamas el nódulo sinoatrial de nuestro corazón, el marcapasos que mantiene los latidos regulares. Parece ser que también éste es un proceso localizado en un espacio diminuto: son unas diez mil neuronas que se ponen de acuerdo en el momento en que deben latir. ¿Cómo funciona? ¿Cómo lo hacen? ¿No es también un milagro? ¿Se sabe algo?

S.S. Sí, es un pequeño milagro del que sabemos muy poco. Es el milagro que nos mantiene vivos. Cada latido de tu corazón es el resultado del trabajo de estas células, cuya función es la de enviar una señal eléctrica al resto del corazón, a los ventrículos, que son las cámaras de bombeo del corazón. Estas células marcapasos tienen un papel muy importante. Si no ponen en marcha el corazón con una coordinación perfecta, el resultado es una señal conflictiva, el corazón no sabría qué hacer, la sangre no se bombearía y te morirías rápidamente. De manera que el diseño de la naturaleza es maravilloso. Si hubiera sólo una célula marcapasos, una única célula que fuera la líder, aparentemente sería una solución simple, pero no sería una solución sólida ya que esa célula podría funcionar erróneamente y morirse y entonces morir tú. La naturaleza ha creado esta especie de solución democrática: hay diez mil responsables de decirle al resto del corazón cuándo tiene que latir; pero, como tú has dicho, entre ellas no existe un líder. Ellas necesitan, de alguna manera, a través de un proceso democrático o de autogobierno, llegar al consenso de cuándo dar la orden. Lo hacen en cada latido de tu corazón para unos tres mil millones de latidos durante toda una vida, y nunca cometen un error. De manera que ¿cómo lo hacen? Están en constante comunicación entre ellas y cuando dan la orden — cuando la señal de voltaje sube y baja— envían corrientes eléctricas —iones— a través de conexiones eléctricas llamadas gap junctions, que conectan a todas las células juntas. De manera que, a través de este intercambio constante de electricidad, están en comunicación, lo que es suficiente para que las más lentas se den prisa y las más rápidas disminuyan la velocidad y se regulen automáticamente. O sea que, si alguna muere, no pasa nada porque el grupo sigue funcionando perfectamente.

E.P. Quedarían las nueve mil novecientas noventa y nueve células restantes para hacer el trabajo. Otro milagro: ¿es cierto que si se encierran cinco o seis mujeres en una habitación tendrán la menstruación a la vez? Parece increíble… ¿Cómo se comunica una mujer con la otra? ¿A través de sustancias químicas o de la mente? ¿Qué es lo que hace que las mujeres sincronicen sus ciclos menstruales?

S.S. Las pruebas dicen que es a través de unas sustancias químicas que todavía no hemos identificado. Parece ser un producto químico que se encuentra en el sudor. Estas pruebas provienen de un estudio realizado a finales de 1970. Una mujer llamada Genoveva observó que cada verano, cuando volvía a casa durante las vacaciones de la universidad, la menstruación de sus hermanas se sincronizaba con la suya. Los médicos que lo estudiaron pensaron que era por… no puedo decir por su olor, porque no desprendía ningún olor, pero había algo que ella producía químicamente y que se transmitía a sus hermanas. Para demostrarlo le pusieron algodones en las axilas y cada día recogían estos apósitos de algodón que contenían sudor, lo trituraban y mezclaban con alcohol. Lo llamaron «esencia de Genoveva», casi como un perfume. Después tomaban pequeñas muestras de esta «esencia de Genoveva» y las ponían en la parte del labio superior, debajo de la nariz, de mujeres que vivían a miles de kilómetros y que no la conocían, no tenían ningún contacto con ella. Estas mujeres eran capaces de, al respirar, oler los productos químicos que había en la secreción del sudor. Y lo increíble pero cierto es que en pocos meses estaban sincronizadas perfectamente con su ciclo menstrual sin haberla conocido nunca. De manera que en su sudor había algo que informaba sobre la emisión de su ciclo menstrual y era suficientemente poderoso como para sincronizar a otras mujeres a las que nunca había visto.

E.P. Parece increíble. Ésta es una pregunta obligatoria: ¿y las modas o las epidemias? ¿Las epidemias causadas por virus, que se propagan de repente, obedecen también a estas leyes de sincronización?

S.S. Es verdad que hay una cierta similitud en la propagación de un virus en una epidemia y, digamos, la propagación de los modelos del tiempo de sincronización de las luciérnagas o de las células del corazón, pero también hay diferencias. Creo que la propagación del virus se hace de una forma más secuenciada. Primero comienza en un grupo que se infecta y luego la infección crece gradualmente, como si fuera una ola. No existe la misma simultaneidad que sucede en el corazón cuando todas las células emiten una señal a la vez. Esto es más como una ola de propagación pero, por supuesto, es otro ejemplo de organización celular. La sincronía es la cosa más simple, cuando todo sucede al unísono, lo de la propagación en olas es un modelo más complicado en la autoorganización de un grupo. Creo que ésta es la analogía y la diferencia con las modas o las epidemias.

E.P. Veamos. Una pregunta dirigida, más que a ti, al viento. Estamos rodeados de ordenadores conectados en red, enlaces telefónicos, las células enlazadas por productos químicos; tenemos a las empresas y a los consumidores unidos por el mercado. Steve, todavía estoy muy interesado en temas de gestión y cuando analizo tu disciplina mi pregunta inmediata es la siguiente: ¿no te parece que en nuestro entorno hay demasiados sistemas implantados de no autoorganización? Quiero decir: ¿no hay una interferencia excesiva, de orden burocrático, con sistemas que, de otra manera, funcionarían muy bien por su cuenta? Lo podemos observar en corporaciones o grandes instituciones, donde se tiene a docenas de personas que supervisan lo que se hace, cuando, en realidad, lo que hacen es interferir con la innovación y la paz mental de las personas, porque se comportan como si no fueran sistemas autoorganizados.

Todos los sistemas tienden a autoorganizarse. Dos ejemplos de estructuras disipativas, una del mundo mineral: cerusita (imagen de la izquierda), y otra de un organismo vivo: neuronas (imagen de la derecha).

S.S. Es una cuestión muy intrigante. Tu idea es muy atractiva, pero me parece que hay sistemas que necesitan tener gobernantes, líderes. Pero quizá tu pregunta se refiere a que hemos supuesto que todos los sistemas necesitan un liderazgo, que siempre necesitamos una comandancia interior centralizada, y esto no es cierto. Y como tú dices, muchos sistemas funcionarían mejor si se les permitiera organizarse a sí mismos. Es algo que Adam Smith dijo sobre la economía hace muchos años, «que la mano invisible se encargará de la economía si tú te apartas». Aunque, para mí, esto no es un comentario científico, sino un pensamiento filosófico muy interesante.

La verdad es que no sabemos suficiente economía desde un punto de vista científico como para saber si la experiencia nos demuestra que el capitalismo es mejor, o al menos en los países con mercado libre tendemos a pensar que es mejor, pero todavía lo veo científicamente como una pregunta abierta. Es decir, que no podemos hacer experimentos controlados con la economía, y no tenemos una buena comprensión matemática. Seguimos teniendo a personas muy inteligentes que lo intentan, y que van muy bien vestidos y se pasan la vida discutiendo si deberíamos hacer un recorte de impuestos y si ayudaría al crecimiento de la economía. Esto sucede constantemente en Estados Unidos con Bush, que dice que el recorte de impuestos impulsará el crecimiento, mientras otros dicen que causarán tanto déficit que a la larga será peor. Y en realidad nadie lo sabe, ya que hay buenos argumentos para defender ambas posiciones.

Me parece que es una gran oportunidad para la ciencia considerar todas las opiniones, analizar cómo funcionan en realidad estos complejos sistemas interconectados. Por esto estudiamos cosas que pueden parecer ridículas, como las luciérnagas, pero que son lo suficientemente simples como para poder ayudar a progresar en un problema, que tiene esencialmente las mismas características que un problema realmente importante como la economía, el calentamiento global o la política de muchos países, que están interrelacionadas. Éstas son las cosas que realmente queremos comprender, y estudiando algo que puede parecer irrelevante como las luciérnagas podemos tener una visión desde dentro, un primer paso que nos ayude a comprender estos sistemas tan complejos y con un gran impacto en los asuntos humanos.

E.P. Una última pregunta, Steve: tú, como gran especialista —no conozco a nadie que se haya introducido con tanto detalle en gráficas, redes y sincronización—, cuando sientes una pequeña molestia en el estómago que indica, de modo automático, porque es un proceso autoorganizado, que está en plena digestión, ¿te sientes más seguro de las señales de este proceso automático que con las decisiones que tienes que tomar tú de manera consciente, porque el proceso no está automatizado? Me refiero a decisiones como aceptar un empleo, casarse o viajar. ¿Te sientes mejor con algo que está autoorganizado o con algo que no lo está? ¿O te da igual?

S.S.Me encanta tu pregunta. Si la he entendido bien, tu idea es que el instinto y la intuición son procesos más autoorganizados que los pensamientos conscientes muy elaborados y lógicos. A través de las decisiones importantes de mi vida he aprendido que es mejor fiarse del corazón. Es una idea romántica, pero también es muy práctica. Cuando tomamos decisiones con el corazón o el estómago, son siempre mejores, no sé por qué. Quizás es porque cuando tomamos estas decisiones es porque hay un grado mayor de… estoy perdido, no encuentro las palabras. Creo que todo el mundo sabe que esto es cierto y que cuando se toman decisiones hay que escuchar al corazón, porque tiene toda la información importante. Cuando piensas en la posibilidad de abandonar una idea, o al decidir entre ventajas e inconvenientes, o cuando hay buenos motivos en un lado y en el otro, normalmente el corazón lo sabe. No lo sé, ésta es otra buena cuestión para la ciencia. ¿Por qué el corazón y el estómago son mejores tomando decisiones que el cerebro?