I sistemi autopoietici sono in modo strutturale dei sistemi aperti, che scambiano energia, informazione e in generale interagiscono con l’esterno pur mantenendo sempre la propria autonomia, omeostasi, chiusura organizzativa e lo schema autopoietico a rete. Si pongono quindi tre situazioni quando si considera il sistema con il suo contesto: l’interazione tra un sistema autopoietico e il proprio ambiente, l’interazione tra due sistemi autopoietici (identici o diversi) e l’interazione congiunta di due sistemi autopoietici tra loro e con l’ambiente.
Nella descrizione complessa di Maturana e Varela tutti questi casi emergono in modo naturale dalla teoria, e sono stati trattati dagli autori con il concetto di Accoppiamento Strutturale.
Nelle parole di Capra:
“Nella descrizione della presenza della vita, a partire dai batteri fino agli ecosistemi su grande scala, osserviamo reti di componenti che interagiscono a vicenda in modo tale che la rete regola e organizza se stessa. Poiché questi componenti, tranne che nel caso delle reti in una cellula, sono essi stessi sistemi viventi, un quadro realistico delle reti autopoietiche deve comprendere una descrizione del modo in cui i sistemi viventi interagiscono fra loro e, più in generale, col proprio ambiente. In effetti questa descrizione è parte integrante della teoria dell'autopoiesi elaborata da Maturana e Varela. La caratteristica centrale di un sistema autopoietico è data dal fatto che esso subisce continue modifiche strutturali conservando nel contempo il proprio schema di organizzazione a rete. I componenti della rete si producono è si trasformano continuamente a vicenda, e lo fanno in due modi distinti.
Un tipo di modifiche strutturali è costituito da cambiamenti di autorinnovamento. Ogni organismo vivente si rinnova di continuo: le cellule demolendo e costruendo strutture, i tessuti e gli organismi sostituendo le proprie cellule in cicli ininterrotti. Ma a dispetto di questo cambiamento in atto, I'organismo mantiene la propria identità globale,ovvero il proprio schema di organizzazione.
Molti di questi cambiamenti ciclici avvengono assai più velocemente di quanto s'immagini. Per esempio, il nostro pancreas sostituisce buona parte delle proprie cellule ogni ventiquattro ore; le cellule della mucosa gastrica si rigenerano ogni tre giorni; i globuli bianchi si rinnovano nel giro i dieci giorni; e il 98 per cento delle proteine presenti nel cervello viene rimpiazzato in meno di un mese. Anche più sorprendente è il fatto che la pelle sostituisca le proprie cellule al ritmo di centomila al minuto.
Il secondo tipo di modifiche strutturali che avvengono in un sistema vivente è costituito da cambiamenti in cui si creano nuove strutture, cioè nuove connessioni nella rete autopoietica. Anche questi cambiamenti del secondo tipo – evolutivi piuttosto che ciclici - hanno luogo di continuo, o come conseguenza di influenze ambientali o come risultato della dinamica interna del sistema. Secondo la teoria dell'autopoiesi, un sistema vivente interagisce con il suo ambiente attraverso un “accoppiamento strutturale”, cioè attraverso interazioni ricorrenti, ognuna delle quali innesca modifiche strutturali nel sistema. Per esempio, una membrana cellulare incorpora di continuo sostanze del suo ambiente nei processi metabolici della cellula. Ogni percezione sensoriale causa un cambiamento nelle connessioni del sistema nervoso di un organismo. Tuttavia questi sistemi viventi sono autonomi. L'ambiente si limita a innescare le modifiche strutturali; esso non le specifica né le dirige. L'accoppiamento strutturale, nella definizione che ne danno Maturana e Varela, stabilisce una chiara distinzione fra il modo in cui i sistemi viventi e quelli non viventi interagiscono con il proprio ambiente.”
La definizione di Maturana e Varela di Accoppiamento Strutturale è:
“Parliamo di accoppiamento strutturale ogni volta che esiste una storia di interazioni ricorrenti che portano ad una congruenza strutturale tra due (o più) sistemi”
o anche:
“Accoppiamento Strutturale è il termine utilizzato per il coinvolgimento (engagement) determinato dalla struttura (e che determina la struttura) di una data unità sia con il proprio ambiente sia con un’altra unità.”
E’ un
“… processo storico che porta ad una coincidenza spazio-temporale tra i cambiamenti di stato dei partecipanti. Come tale, l’accoppiamento strutturale ha connotazioni sia di coordinazione sia di co-evoluzione”
E più specificamente nei due casi:
- Sistema accoppiato con il suo Ambiente
“Se uno dei sistemi plastici è un organismo e l’altro il suo medium, il risultato è un adattamento ontogenetico del’organismo con il suo medium: I cambiamenti di stato dell’organismo corrispondono ai cambiamenti di stato del medium."
Per sistema "plastico" si intende un sistema che ha la capacità di modificarsi a seconda delle perturbazioni interne o esterne.
“La continua interazione tra un sistema strutturalmente plastico in un ambiente con perturbazioni ricorrenti produrrà una continua selezione della struttura del sistema. Questa struttura determinerà, d’altra parte, lo stato del sistema e il suo dominio di perturbazioni ammissibili, e d’altra parte permetterà al sistema di operare in un ambiente senza disintegrarsi.”
- Sistema accoppiato con un altro Sistema
“Se due sistemi plastici sono organismi, il risultato del loro accoppiamento strutturale ontogenetico è un dominio consensuale.”
Un dominio consensuale è definito come “… un dominio di sequenze di stato interbloccate (intercalate e reciprocamente attivanti), stabilite e determinate attraverso interazioni ontogeniche tra sistemi strutturalmente plastici e determinati. Dato che i domini consensuali sono definiti sia dalle strutture dei loro partecipanti sia dalla storia dalla quale essi pervennero ad esistere, essi non sono riducibili a descrizioni in termini di uno solo dei due.”
Due organismi accoppiati strutturalmente tra loro sono anche necessariamente sempre accoppiati con il loro ambiente:
«Se l’organismo e il suo sistema nervoso sono plastici a livello strutturale, la realizzazione continua dell’autopoiesi dell’organismo porta necessariamente ad un accoppiamento strutturale dell’organismo e del sistema nervoso l’uno con l’altro e con il medium in cui l’autopoiesi si realizza»
L’accoppiamento strutturale costituisce quindi il fondamento di tutti i sistemi interattivi animali e umani e fornisce le basi per la loro interazione dai livelli 2-3 cellulare/biologico/organismo al livello 4 di interazione tra organismi e il livello 5 di ambiente/ecosistema. Fino a che sopravvive, un sistema plastico a livello strutturale diventerà automaticamente e rapidamente accoppiato in modo sempre più ricco con il suo ambiente. Perciò, se l’ambiente è formato da altri sistemi strutturalmente plastici, essi risulteranno accoppiati l’uno con l’altro con sempre maggiore complessità. Inoltre, questo accoppiamento «è una conseguenza necessaria delle loro interazioni ed è tanto maggiore quanto più numerose sono le interazioni che si verificano».
Bateson ha descritto lo stesso fenomeno in termini di tautologia auto-terapeutica (Bateson definisce la tautologia come un insieme di proposizioni connesse in cui la validità dei "legami" non può essere messa in dubbio. La verità delle proposizioni invece non è richiesta, ad esempio la geometria euclidea):
«Se la si lascia stare, qualunque ampia porzione di Creatura (nota: inteso come Organismo) tende a stabilizzarsi verso la tautologia, cioè verso una coerenza interna di idee e di processi"
Nella descrizione dei sistemi autopoietici e nel loro accoppiamento strutturale rimane sempre centrale il ruolo dell’osservatore che descrive i sistemi e le loro interazioni. A questo proposito Varela nota come
«ad ogni stadio l’osservatore è in rapporto con il sistema attraverso una comprensione che modifica la sua relazione con esso».
