Sistemi viventi tra ordine e caos

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Sistemi viventi tra ordine e caos

I sistemi viventi sono caratterizzati da un flusso incessante di relazioni che li interconnette gli uni con gli altri, in un processo di continuo cambiamento. Ecco perché la particolarità della connessione esistente tra le parti di un sistema risiede soprattutto nella sua non-linearità: non c’è un rapporto di causa-effetto tra le parti coinvolte in una relazione, ma solo di causalità circolare, attraverso il funzionamento degli anelli di retroazione.

I sistemi viventi si mantengono in uno stato dinamico di lontananza dall’equilibrio solo se gli anelli di retroazione hanno la possibilità di contenere in limiti di oscillazione “accettabili” i fenomeni di tipo naturale, generando una forma di coerenza interna definita come “auto-organizzazione”; essa diviene una forma organizzata di comunicazione interna tra i singoli elementi che compongono il sistema, attraverso la rete di feedback non lineari tra le parti.

Quando un sistema è dotato della capacità di auto-regolazione attraverso i propri anelli di retroazione, cioè si dimostra capace di mantenere uno schema generale stabile di relazioni in un flusso che lo tiene lontano dall’equilibrio, solo allora possiamo parlare di capacità di auto-organizzazione, in cui si genera uno schema ordinato di relazioni tale da poterne definire l’identità.

Se, tuttavia, si interrompe una relazione esistente o se ne modifica la capacità di retroazione, si può determinare un eccessivo allontanamento dall’equilibrio, raggiungendo uno stato caotico in cui si possono innescare degli imprevedibili effetti di amplificazione dei fenomeni che il sistema non è in grado di assorbire e di riordinare.

Le connessioni esistenti all’interno di una rete possono propagare queste amplificazioni lungo una stessa rete di relazioni, coinvolgendo tutti gli anelli di interconnessione, in un processo non lineare di causalità e, quindi, dagli effetti globali assolutamente imprevedibili.

Tali amplificazioni possono spingere il sistema al di fuori della propria soglia di instabilità, portandolo ad assumere nuove possibili configurazioni assolutamente imprevedibili: si parla in tal caso di “punti di biforcazione” a cui il sistema si avvicina, tracciando il proprio percorso evolutivo (viability) secondo forme via via differenti, a seconda del sentiero (path) scelto.

Prima di raggiungere tali punti di biforcazione, il sistema può mostrare un comportamento che risponde alle leggi deterministiche classiche, mentre quando il sistema si avvicina al punto di biforcazione entra in regioni più instabili in cui le fluttuazioni si fanno più ampie ed in cui il sistema “sceglie” una delle diverse configurazioni possibili sottostando alle leggi del caso e dell’imprevedibilità:

I processi di auto-organizzazione in condizioni di lontananza dall’equilibrio corrispondono ad un delicato gioco tra caso e necessità, tra fluttuazioni e leggi deterministiche. Ci aspettiamo che, in prossimità di una biforcazione, gli elementi casuali giochino un ruolo importante, mentre tra due biforcazioni siano gli aspetti deterministici a diventare dominanti. (…)

Per dirlo in termini antropomorfici: lontano dall’equilibrio la materia comincia a “percepire” il suo ambiente, a distinguere tra piccole differenze che all’equilibrio non avrebbero significato. La ragione è molto semplice. All’equilibrio, o vicino all’equilibrio, si dà soltanto una struttura che può essere alterata quando si muta il suo ambiente. Lontano dall’equilibrio le fluttuazioni ci permettono di usare le differenze dell’ambiente per produrre differenti strutture. Una volta di più vogliamo sottolineare l’importanza essenziale delle condizioni di lontananza dall’equilibrio: “comunicazione” e “percezione” sono le parole chiave del nuovo comportamento della materia lontano dall’equilibrio. (Prigogine, Stengers, 1999)

I sistemi viventi si situano in una regione intermedia tra l’ordine e il caos: si mantengono sufficientemente lontani da forme di equilibrio termodinamico mostrando una struttura chimico-fisica che dissipa energia, e nel contempo presentano uno schema organizzativo coerente di relazioni tra le parti, senza tuttavia avvicinarsi troppo ai punti di biforcazione.


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