miniatura|300px|Espiral da complexidade biolóxica. A complexidade biolóxica fai referencia á vida entendida como un sistema complexo.
Teorías Establécense distintos niveis de complexidade para cada organismo ou estrutura biolóxica. Á diferenza do creacionismo, que establece que a complexidade biolóxica comeza desocate a todos os niveis, as teorías evolutivas din que na historia da vida na Terra esta comezou no nivel máis simple e foi progresando de forma graduada e non gradual: cada chanzo enmarca un salto de complexidade e vén seguido dun longo período de estabilidade no que o novo nivel afiánzase e acada a supremacía. Existe sempre, iso si, unha superioridade a nivel cuantitativo sobre dos niveis inferiores. A superioridade cualitativa é máis relativa, xa que depende dos factores externos que inducen á selección natural. Non hai razón, a priori, para pensar que un organismo dun nivel inferior estea peor adaptado a unha contorna ou a un cambio do medio que outro organismo en teoría superior. O que si é seguro é que no caso de desaparecer a vida o proceso produciríase en orde inversa ao seu xurdimento; é dicir, que os últimos niveis en desaparecer serían os máis simples, que, á súa vez, son os máis resistentes en termos xerais.
A conclusión é que aínda que organismo a organismo non se pode establecer unha prevalencia adaptativa, si se pode afirmar que os niveis máis fráxiles son os superiores, que sucumben rapidamente tras hecatombes tales como impactos de meteoritos quilométricos. Os niveis inferiores son, pola contra, os máis robustos e son á súa vez a base da cadea trófica. Actúan, tamén, como refuxio seguro para a supervivencia da vida en tempos difíciles, crises biolóxicas tras grandes extincións. Estudos máis recentes acerca das formas de vida máis simples revelaron unha resistencia superior á esperada en contornas duras e extremas. Especúlase que puidesen quedar redutos biolóxicos en planetas como Marte e ata que ditas estruturas biolóxicas ou formas de vida fosen capaces de se desprazar polo espazo diseminando a vida en todos aqueles mundos capaces de soportala.
Medida da complexidade A complexidade defínese como a cantidade de información necesaria para describir un sistema. Así, canto máis complexo é un ser vivo máis información hai contida nel. Á súa vez, un ser complexo que conteña moita información será altamente non-entrópico ou ordenado. Canta máis orde, máis información para establecer tal orde. A orde non son máis que ligazóns, interrelacións entre as diferentes partes do sistema vivo seguindo algún tipo de xerarquía e estrutura definidas. Ou, dito doutra forma, información non é só como facer as células do noso corpo, senón tamén as relacións e interaccións que se manterán entre elas (ou calquera outra unidade que se considere, p.ex. proteínas ou xenes). E iso é moito máis do que podemos ver a primeira ollada. Mais fai falla un bo criterio que se poida usar para comparar e xulgar o grao de complexidade dun organismo respecto doutro. Para a complexidade dos sistemas non vivos, moléculas, macromoléculas e estruturas macromoleculares, abonda con facer uso dos criterios para medir a entropía na química. Considérase, pois, que canto máis rebuscada e grande sexa unha molécula menor entropía terá.
Con todo, nos sistemas vivos necesítanse outros criterios para comparar a súa complexidade:
Un criterio cuantitativo é o tamaño. A igual nivel de complexidade un organismo máis grande supón maior información por un simple feito cuantitativo. Así, unha célula procariota ten un tamaño medio de 1 a 10 micrómetros mentres que unha eucariota comprende valores entre os 10 e 100 micrómetros. Evidentemente, o tamaño non chega para decidir se un organismo é máis complexo que outro. A información podería acharse "comprimida" a modo de estruturas máis intricadas, pero, polo xeral, maior tamaño nas mesmas condicións implicará máis información.
Un criterio cualitativo é a súa estrutura. Para comparar o nivel de complexidade dunha célula e outra hai que observar os orgánulos no caso celular. Parece claro que un individuo eucariota contén estruturas moito máis complicadas que as dun procariota, tales como centrómeros, o núcleo, unha membrana máis avanzada, dispositivos motrices como cilios ou flaxelos etc. Pero non só iso: algúns orgánulos imprescindibles para a vida das células, tales como os que procesan a enerxía da célula (mitocondrias para a respiración celular e cloroplastos para a fotosíntese) proveñen de antigas bacterias endosimbiontes. Estas dexeneraron, certamente, pois tornáronse dependentes dunha estrutura maior. Por todo isto, para reproducir unha célula dese tipo fai falla máis información xenética. É aquí onde atopamos un perfecto medidor da cantidade de información dun organismo. A lonxitude total das súas cadeas de ADN hanos de dar a chave, pois ata o máis mínimo detalle da célula atópase contido nel. Poderíase enunciar que un organismo é tanto máis complexo canto máis longa sexa a súa secuencia de ADN, pero este enunciado adoece dun punto débil: sábese que unha parte da información xenética é ADN "lixo", é dicir, xenes que non se usan pero que son pegadas fósiles dos nosos antepasados evolutivos. Estes xenes seguen sendo útiles, pois poderían ser reutilizados por algúns descendentes, algo moi común ao longo da historia evolutiva que se coñece. En calquera caso, canto máis evolucionado for un organismo, máis ADN "lixo" debería acumular, co cal a idea anterior posiblemente non deixaría de ter validez. Aínda así esta apreciación é altamente subxectiva. Organismos que "a priori" poden considerarse menos complexos segundo estas características poden conter moito máis ADN que aínda non codificando para proteínas directamente. En canto á cantidade de ADN "lixo" é algo moi relativo xa que moitas funcións da información xenética aínda se descoñecen. Seguen crecendo as funcións "reguladoras" de estruturas baseadas no RNA, por pór un exemplo.
Niveis de complexidade biolóxica A vida agrúpase en diversos niveis estruturais ben xerarquizados. Así se sabe que a unión de células poden dar lugar a un tecido e a unión destes dan lugar a un órgano que cumpre unha función específica e particular, como no caso do corazón ou o estómago. Desta forma os diversos niveis de xerarquización da vida agrúpanse ata formar un organismo ou ser vivo, estes ao agruparse sendo dunha mesma especie forman unha poboación e o conxunto de poboacións de diversas especies que habitan nun biotopo dado forman unha comunidade.
Niveis estruturais da vidaExemplosCiencia a cargoFermiónQuark e leptónFísica cuántica ÁtomoNa, CFísicaMoléculaAuga, hemoglobinaBioloxía molecularCélula Animal, vexetalCitoloxíaTecidoTecido muscular, tecido óseoHistoloxíaÓrgano Pulmón, olloMedicamentoSistemaSistema límbico, sistema nerviosoMedicamentoOrganismoRa, HomeFisioloxíaPoboación Parvada, cardumeEcoloxíaComunidade EcoloxíaEspecieEcosistemaTundra, bosque tropicalEcoloxíaBiosferaSó se coñece a da TerraEcoloxía
A continuación detállanse os diferentes niveis de complexidade, do máis simple ao máis complexo. Os dous primeiros niveis pertencen aínda ao inerte mentres que o resto refírense xa a formas de vida completas. Existe unha gran variedade de definicións de vida. Neste apartado, facendo uso da definición termodinámica da vida (sistemas nos que se produce un continuo incremento da orde) consideraremos en termos xerais á entropía como medidor estándar da complexidade de cada nivel. Así, canto máis complexo sexa un nivel, menos entropía posuirá.
Nivel molecular miniatura|100px|Estrutura básica dun aminoácido. Este é o nivel máis simple. Nel atópanse as pezas e ingredientes fundamentais da vida. Aminoácidos, ácidos nucleicos, ácidos graxos e hidratos de carbono. A vida na Terra baséase na química do carbono, polo que a nivel molecular atopamos estruturas simples pertencentes á química orgánica. Descoñécese a posibilidade de que exista vida baseada noutras químicas diferentes. Moitos biólogos cren que a vida implica á química orgánica dunha forma ou outra, aínda que non faltaron especulacións en direccións máis radicais. Por exemplo, a de vida baseada no silicio. Este elemento químico pode formar cadeas longas do mesmo xeito que o carbono, xa que pertence ao seu mesmo grupo. Esta propiedade é vital, xa que a variedade molecular é case imprescindible para producir a diversidade biolóxica que levará inevitablemente á evolución biolóxica. Un problema da química do silicio é que os óxidos de silicio non son gaseosos como os de carbono, senón sólidos nas condicións ambientais da Terra. Isto dificultaría a absorción do SiO2 por parte dos organismos construtores de dita química. Mentres que para os seres fotosintéticos na Terra as cousas son máis sinxelas ao poder transportar o gas de CO2 doadamente alí onde o necesiten.
Outra posibilidade sobre a que se especulou sería a dunha vida baseada na química inorgánica do silicio. Isto sería a vida cibernética. Da mesma forma que ocorre coa vida e o carbono non se coñece outro compoñente mellor para formar dispositivos electrónicos que o silicio. Pero isto tamén podería mudar nun futuro non moi afastado.
O nivel molecular é ata agora o único que se atopou no espazo, tanto en cometas como en nubes de gas molecular. Os descubrimentos máis recentes puxeron de relevo que a formación espontánea de aminoácidos é un feito máis frecuente do que se cría.
Nivel macromolecular miniatura|Proteína supresora de tumores p53 encaixada nunha secuencia de ADN. Este nivel segue considerándose inerte. A pesar de todo, nel xa é posible distinguir estruturas máis ou menos pertencentes aos seres vivos. Xorde da asociación de moléculas máis simples que pasan a formar cadeas moleculares as cales, á súa vez, poden asociarse entre si para formar estruturas maiores.
Pertencen a esta categoría as proteínas e as cadeas de ADN ou ARN. Estas estruturas non só se caracterizan pola secuencia, senón tamén pola conformación da súa estrutura no espazo. Esta forma é de especial importancia nas proteínas cuxa funcionalidade pode depender de que encaixen mellor ou peor cun receptor complementario (outra proteína). Pódense atopar dentro ou fóra das células.
Subindo un pouco en complexidade tamén son estruturas macromoleculares as membranas, así como os orgánulos máis pequenos como ribosomas ou centrómeros. Os cromosomas e os cilios ou flaxelos tamén o son. Estas estruturas maiores caracterízanse por ter unha funcionalidade propia para as células sendo así obxectos endocelulares. De todos eles só aqueles que están implicados na reprodución celular (centrómeros e cromosomas) posúen a capacidade de replicarse a si mesmos.
Existen tamén estruturas macromoleculares exocelulares capaces de reproducirse. Esta capacidade de replicación confírelles unha natureza patóxena, xa que poden desbordar ao organismo vivo no que se asenten. Pertencen a este grupo os prións e os virus. Crese que a vida debeu empezar así, a partir dun sistema macromeluclar autorreplicante. Posiblemente, febras dalgún tipo de ácido ribonucleico ou parecido. Máis tarde, ese material, dalgunha forma que se descoñece, fabricaríase unha cobertura membranosa constituíndose así o primeiro ser vivo.
Nivel celular miniatura|250px|Bacteria Escherichia coli. Pertencen ao primeiro nivel de complexidade unicelular, o dos organismos procariotas.