Las células individuales son capaces de aprender, según un estudio dirigido por un equipo del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona y la Harvard Medical School en Boston. Se trata de un comportamiento que se consideraba exclusivo de animales con cerebro y sistemas nerviosos complejos. Los hallazgos fueron publicados en la revista Current Biology y reproducidos por SINC.
«Las células se consideran ahora entidades con una capacidad muy básica de toma de decisiones basada en el aprendizaje de sus entornos, en lugar de entidades que siguen instrucciones genéticas preprogramadas,» dice Jeremy Gunawardena, profesor asociado de Biología de Sistemas en la Facultad de Medicina de Harvard y coautor del estudio.
El estudio analizó la habituación, el proceso de aprendizaje por el cual un organismo deja de responder gradualmente a un estímulo repetido. Es el mismo mecanismo por el cual los humanos dejan de oír el tic-tac de un reloj o se distraen menos con las luces intermitentes. Este tipo de aprendizaje es básico y se ha estudiado extensamente en animales con sistemas nerviosos complejos.
Si existen comportamientos parecidos a escala celular es un debate polémico. Los experimentos de principios del siglo XX con el ciliado unicelular Stentor roeselii fueron los primeros en demostrar un comportamiento que se asemejaba al aprendizaje, pero los estudios se pasaron por alto y fueron descartados. En las décadas de 1970 y 1980, se encontraron signos de habituación en otros ciliados, y los experimentos modernos han seguido añadiendo más peso a la teoría.
«Estas criaturas son muy diferentes de los animales con cerebro. Aprender significaría que utilizan redes moleculares internas que de alguna manera realizan funciones similares a las que realizan las redes de neuronas en el cerebro. Nadie sabe cómo son capaces de hacer esto, así que pensamos que era una cuestión que debía explorarse», explica Rosa Martínez, coautora del estudio e investigadora del Centro de Regulación Genómica (CRG).
Las células dependen de las reacciones bioquímicas para procesar la información. Por ejemplo, la adición o eliminación de una etiqueta de fosfato de la superficie de una proteína hace que esta se encienda o se apague. Para rastrear cómo las células procesan la información, en lugar de trabajar con células en placas de laboratorio, el equipo utilizó simulaciones computacionales basadas en ecuaciones matemáticas para monitorear estas reacciones y decodificar el «lenguaje» de la célula. Esto les permitió ver cómo cambiaban las interacciones moleculares dentro de las células cuando se exponían al mismo estímulo una y otra vez.
NEUROCIENCIA VS. COGNICIÓN
El hallazgo también puede iluminar un debate entre la neurociencia y la investigación cognitiva. Durante años, estos dos grupos han tenido diferentes puntos de vista sobre cómo la fuerza de habituación se relaciona con la frecuencia o intensidad de la estimulación. Los neurocientíficos se centran en el comportamiento observable, señalando que los organismos muestran una habituación más fuerte con estímulos más frecuentes o menos intensos.
Los científicos cognitivos, sin embargo, insisten en probar la existencia de cambios internos y la formación de la memoria después de haberse producido la habituación. Al seguir su metodología, la habituación parece ser más fuerte para estímulos menos frecuentes o más intensos.
El estudio muestra que el comportamiento de los modelos se alinea con ambos puntos de vista. Durante la habituación, la respuesta disminuye más con estímulos más frecuentes o menos intensos, pero después de la habituación, la respuesta a un estímulo común también es más fuerte en estos casos.
La investigación profundiza en nuestra comprensión de la forma en que el aprendizaje y la memoria operan en el nivel más básico de la vida. «Los neurocientíficos y los científicos cognitivos han estado estudiando procesos que son básicamente dos caras de la misma moneda», dice Gunawardena. «Creemos que las células individuales podrían surgir como una herramienta poderosa para estudiar los fundamentos del aprendizaje».
La investigación profundiza en nuestra comprensión de la forma en que el aprendizaje y la memoria operan en el nivel más básico de la vida. Si las células individuales pueden ‘recordar’, esto ayudaría a explicar cómo las células cancerosas desarrollan resistencia a la quimioterapia o cómo las bacterias se vuelven resistentes a los antibióticos, situaciones en las que las células parecen ‘aprender’ de su entorno.