Un organismo unicelular parece tomar decisiones

ARRIBA: Stentor roeseliWIKIMEDIA COMMONS, PICTUREPEST

Reproduciendo los resultados de un estudio desacreditado de hace 100 años, un El artículo en Current Biology de hoy (5 de diciembre) confirma que los protozoos que habitan en estanques Stentor roeseli pueden realizar modificaciones de comportamiento complejas y predecibles para escapar del daño.

Lo que [el artículo] muestra es que una sola célula puede tener varias respuestas posibles diferentes y luego elegir entre ellas en un orden definido, dice el geómetra celular Wallace Marshall de la Universidad de California en San Francisco, que no participó en el estudio. Jennings había informado esto hace más de un siglo, pero nadie realmente lo creía, por lo que, en mi opinión, mostrar este resultado nuevamente utilizando métodos modernos es realmente emocionante, continúa. Me encanta el hecho de que se tomaron muy en serio los resultados anteriores.

Es fascinante. . . que una sola célula que no es una neurona tiene todo lo necesario para tomar una decisión.

Sindy Tang, Universidad de Stanford

S. roeseli, que vive en estanques y otros cuerpos de agua dulce quietos o de movimiento lento, es un organismo unicelular en forma de trompeta lo suficientemente grande como para ser visible a simple vista. Pasa su tiempo adherido a la vegetación sumergida, alimentándose de bacterias y otros organismos pequeños y ocasionalmente nadando.

En 1902, el zoólogo Herbert Jennings publicó un artículo en el que describía el comportamiento cambiante de S. roeseli en respuesta a un estímulo desagradable: el pipeteo de carmín (un tinte rojo hecho de cáscaras de insectos en polvo) en las inmediaciones generales de las criaturas. Según el periódico, S. La primera estrategia de evasión de roeseli es alejarse del irritante. Si eso no funciona, la criatura altera la dirección en la que baten sus cilios para ahuyentar las partículas. En su defecto, S. roeseli contrae su cuerpo para escapar del ataque. Y, como último recurso, la criatura se separa del objeto al que estaba adherida y se aleja nadando.

Un artículo de 1967, que no pudo replicar los hallazgos de Jennings, llevó a que estas observaciones anteriores se olvidaran en gran medida.

El biólogo de sistemas de la Universidad de Harvard, Jeremy Gunawardena, quedó fascinado con el descubrimiento de Jennings después de conocerlo en una conferencia hace una década porque sugiere que las células individuales pueden tener un comportamiento más complejo de lo que normalmente pensamos. Luego, dice, se molestó por el artículo de 1967 que afirmaba que los resultados eran erróneos. Fue uno de los estudios más chapuceros que jamás había visto, dice. El artículo informó que, en respuesta al polvo de carmín, las células se alejaron nadando, pero usaron el organismo equivocado, dice GunawardenaStentor coeruleus. Así que eso realmente atrapó mi cabra. La sensación de injusticia lo motivó a él y a sus colegas a ver si podían recapitular los viejos experimentos de Jennings.

Las investigaciones se toparon de inmediato con un obstáculo cuando el equipo no logró obtener respuesta alguna de S. roeseli con polvo de carmín. Casi nos rendimos en ese momento, dice Gunawardena. Desesperados por encontrar algo que pudiera producir una respuesta, probaron un montón de sustancias fácilmente disponibles en el laboratorio y descubrieron que las perlas microscópicas de poliestireno provocaban comportamientos de evitación reproducibles, de hecho, los cuatro comportamientos que el propio Jennings había observado. No está claro por qué el carmín no funcionó, pero es posible que la composición del producto haya cambiado desde principios del siglo XX, sugieren los autores.

Mientras que Jennings reportó sus observaciones como descripciones generalizadas del organismo, el equipo de Gunawardenas tomó un enfoque estadístico. Recopilaron datos de casi 60 experimentos separados en los que uno, dos o tres organismos fueron sometidos a entre uno y siete pulsos de perlas en solución. En el caso de pulsos múltiples, cada uno se administró después de que el organismo había reanudado su estado de reposo.

El análisis computacional de los datos reunidos reveló que, como había visto Jennings, los comportamientos tendían a ocurrir en un orden jerárquico. Sin embargo, esta jerarquía solo se observó a nivel de población. En cualquier organismo individual, la inversión de la dirección, la flexión o la contracción de los cilios podría ocurrir en cualquier orden. Sin embargo, en los casos en que un organismo se desprendió, la contracción siempre fue el comportamiento inmediatamente anterior.

Aunque aún no está claro cómo S. roeseli cambia entre comportamientos, ahora estamos bastante seguros de que [el resultado de Jennings] es realmente cierto. . . . Lo coloca en el ámbito donde la gente podría comenzar a investigarlo a un nivel más mecánico, dice Marshall.

Es fantástico que hayan podido repetir [los hallazgos], dice la ingeniera mecánica y biológica Sindy Tang de Universidad de Stanford que no participó en el estudio. Es fascinante . . . que una sola célula que no es una neurona tiene todo lo necesario para tomar una decisión.

Este artículo resuelve muy bien un debate entre aquellos [investigadores] dispuestos a aceptar que los organismos no neuronales también son capaces de procesar información y actuando sobre esa información, y aquellos que se apegan a la idea de que solo los organismos neuronales son capaces de tomar decisiones complejas, escribe Madeleine Beekman, ecóloga evolutiva de la Universidad de Sydney que no participó en el estudio, en un correo electrónico a El Científico. Claramente, existe una diferencia fundamental entre los organismos con cerebro y sin cerebro, continúa, [pero] el punto es que un cerebro no salió de la nada. El cerebro es el resultado de la presión de selección ejercida sobre organismos con la forma más básica de procesamiento de información. Gunawardena y sus colegas muestran que este trabajo preliminar básico ya está presente en los organismos unicelulares.

JP Dexter et al., A complejo jerarquía de conductas de evitación en un eucariota unicelular, Curr Biol, doi:10.1016/j.cub.2019.10.059, 2019.

Ruth Williams es un periodista independiente con sede en Connecticut. Envíele un correo electrónico a ruth@wordsbyruth.com o encuéntrela en Twitter @rooph.