Kendiliğinden örgütlenmenin doğal sonucu karmaşıklıktır ama bu tekamül gibi, giderek sofistikasyon kazanmak şeklinde bir karmaşıklık değildir. Yeni ve çoğu kere basit ve ilkel öğelerin katılması ile kazanılan bir karmaşıklıktır.
İçinde yaşadığımız evrende öğelerinin karşılıklı tepkileşmeleri ile nitelikli sistemlerde karmaşık bir düzen vardır.
Çeşitli öğelerden oluşan bir sistem imgeleyelim. Öğelerinin birbirleri ile tepkileşmeleri sonucu ortaya amorf ve şekilsiz bir maddenin çıkması elbette olasıdır ama, evrende gözlemlenen bu değildir. Evrende sistemler nedense bir düzen içinde karmaşıklaşmaktadırlar. Karmaşık sistemlerin en çarpıcı örneği canlılardır. Diğerleri arasında gezegenler, yıldızlar ve galaksiler vardır. Evren karmaşık bir sistemdir.
Karmaşık sistemlerin ortak özellikleri nelerdir? Bu sistemler nasıl ortaya çıkmakta ve varlıklarını nasıl idame ettirmektedirler?
Evrende karmaşık sistemler birbirleri ile karşılıklı ve çizgisel olmadan (non-linear) tepkileşen öğelerden oluşmuşlardır. Çizgisel olmayan sistemlerde etki tepki ile doğru orantılı değildir. Karmaşık sistemin öğeleri birbirlerine bağımlıdırlar. Birinin eksilmesi bütün sistemi etkileyecektir. Bir kapta duran bir gazın yüzde 10'unu boşaltalım. Kaptaki gazın hacmi, basıncı veya ısısı biraz değişecektir, hepsi o kadar.Bir insanın bir bacağını veya bir kolunu kaybettiğini farzedelim. Bütün sistem bu kayıplardan derin bir şekilde etkilenecektir.
Canlılar karmaşıklığa Kambrian döneminde ve jeolojik olarak kısa sayılabilecek bir zaman diliminde ulaşmışlardır. Organ ve dokuları ile bugün var olan filumların hemen hepsi ve fazlası o dönemde ve 40 milyon yıl içine ortaya çıkmıştır. Ancak bu karmaşıklık hızını yitirerek durulmuş ve yavaşlamıştır. Bu dönemden sonra canlılar aratık aynı hızla karmaşıklaşmamaktadırlar.
Karmaşık sistem olarak bir insan vücudunu ele alalım. Öğelerinden birinin (örneğin bir kolunun veya bacağının) kesilmesi sistemi dramatik olarak değiştirecektir.
Kompleks sistemleri oluşturan yapıları çeşitli düzeylerde inceleyebiliriz. İnsan vücudunu ele alalım:
Birinci düzeyde bu vücudu baş, gövde ve ekstremiteler olarak üçe ayırabiliriz.
İkinci düzeyi kemikler, kaslar, bağırsaklar, sinirler, kan ve benzerleri oluşturur.
Üçüncü düzeyde çekirdekleri ve sitoplazmada yer alan mitokondrileri ile çeşitli hücreler yer alır.
Dördüncü düzeyde DNA, proteinler ve diğer moleküller vardır.
Her düzey kendine göre bir yapıdan oluşmuştur. Başka bir deyişle her düzey içın anatomik bir alt yapı vardır.
Kompleks sistemlerde yeni davranış örnekleri ortaya çıkar. İnsan iki ayağı üzerinde yürüyen bir hayvandır. Sistemin öğelerini teker teker incelemekle hangi özelliklerin var olduğunu anlamak imkansızdır. Örneğin tek başına başı, vücudu veya bir bacağı inceleyerek yürümenin ne olduğunu anlayamayız. Yürümenin doğasını anlamak için bütün sistemi, öğelerini soyutlamadan, incelememiz gerekir.
Görüldüğü üzere evrende mevcut karmaşık sistemlerde gizli bir işlevsellik, ahenk ve düzen vardır. Sistemin öğeleri arasında birbirleri ile tepkileşen ve çizgisel olmayan ilişkiler olmasaydı, yeni davranış örnekleri ortaya çıkamazdı. Canlı olarak nitelendirdiğimiz bütün özelliklerden bu paradigma sorumludur.
Canlı kendisini oluşturan öğelerden daha fazla bir olgudur ve bu özelliğini karmaşıklığına borçludur.
Evrende karmaşık sistemler kendiliklerinden ortaya çıkıp organize olurlar ve bu arada yeni nitelikler kazanırlar. Bu bağlamda canlılık moleküler düzeyde özel bir kategori oluşturmaz. Canlılık maddenin davranış şekillerinden biridir. Bu davranış ne kadar ekstremdir bilmiyoruz. Çünkü yaşamın evrende ne kadar yaygın olduğunu bilmiyoruz. Moleküler düzeyde canlılık maddenin olağandısı davranışı olarak kabul edilemez. Her düzeyde canlılık maddenin olağan kimyasal tepkileşmelerine bağlıdır. Başka bir deyişle, kimyasal tepkileşmelerde cansız madde nasıl davranıyorsa, canlı maddenin öğeleri de öyle davranmaktadır. Maddenin bu özelliğini laboratuvarda göstermek mümkündür. Organik moleküller canlıda nasıl davranıyorlarsa, cansızlığın hükmettiği laboratuvar koşullarında da öyle davranmaktadırlar.
Karmaşık sistemlerin kaotik olmak gibi bir özelliği vardır. Birçok öğenin çeşitli oranlarda bir araya gelmesinden oluşan bu sistemler başlangıç koşullarındaki değişikliklere duyarlıdırlar.
Karmaşık sistemlerin öğeleri arasında hem rekabet, hem de işbirliği vardır. Bu özelliği canlılar açık ve net olarak sergilerler. Örneğin homeostazda önemli olan kan şekeri düzeyini yükselten ve düşüren hormonların arasında rekabet de vardır, işbirliği de. Evrimsel süreçlerden de kompleks sistemlerin bu özelliği ve kaotik olmaları sorumludur.