Surgimiento de la Complejidad en Sistemas Autoorganizados

Un equipo de científicos de la Universidad de Bilkent ha diseñado el sistema experimental más sencillo hasta la fecha para identificar los requisitos mínimos para la aparición de la complejidad. Su trabajo se publica en el número actual de Nature Communications.

Aunque se reconoce universalmente que los seres humanos son sistemas complejos que viven una vida compleja en un entorno complejo, se sabe muy poco sobre cómo surge la complejidad y cómo puede controlarse. Gran parte de los conocimientos de los científicos sobre este asunto proceden de sistemas modelo como los autómatas celulares, que son tan artificiales que tienen poca relevancia para los sistemas físicos reales. En cambio, los sistemas de la vida real son tan complicados que resulta difícil determinar los factores esenciales para la aparición de dinámicas complejas.

El trabajo de los investigadores de Bilkent ha revelado que basta con hacer brillar un láser sobre una solución coloidal para observar un conjunto muy rico de comportamientos complejos, mostrando que las partículas pueden formar agregados autocatalíticos que pueden autorregularse, autocurarse, autorreplicarse y migrar.

De forma bastante similar a los organismos vivos, estos agregados también pueden adoptar patrones muy diferentes que compiten por recursos limitados, lo que suele acabar con la supervivencia del más fuerte y la "muerte" de los competidores menos exitosos. 

Dr. Serim Ilday del Departamento de Física, quien es el autor principal del trabajo, explicó el trasfondo del estudio de esta manera: "La naturaleza es la fuente última de complejidad, y sabemos que la naturaleza no microgestiona la complejidad. La naturaleza establece las reglas y deja que la dinámica del sistema se encargue del resto de los detalles. Hemos querido adoptar esta perspectiva y establecer dos reglas generales y sencillas para que el sistema las obedezca: Las fuerzas de convección creadas por el láser favorecerán la formación y el crecimiento de los agregados, y el fuerte movimiento browniano [movimiento aleatorio de las partículas en un fluido] inherente a las partículas actuará en contra. El resto se orquesta controlando estos mecanismos de retroalimentación positiva y negativa utilizando sólo dos parámetros: la potencia del láser y la posición del rayo".