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Este animal unicelular toma complejas 'decisiones' incluso sin un sistema nervioso

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Este animal unicelular toma complejas 'decisiones' incluso sin un sistema nervioso 1


En 1906, el zoólogo Herbert Spencer Jennings informó un descubrimiento notable. Él encontró Un ejemplo de comportamiento inteligente en un organismo de agua dulce hecho de una sola célula, conocido como Stentor roeseli.

Cuando se estimuló bajo el microscopio, esta criatura incolora, parecida a una trompeta, fue capaz de tomar decisiones complejas, afirmó Jennings. El organismo estaba cambiando su respuesta de acuerdo con una jerarquía de comportamientos, incluso sin la ayuda de un sistema nervioso.

Fue y es uno de los mas complejos los comportamientos reportados en una célula nucleada individualmente, excepto que nadie después pudo replicar los resultados. Finalmente, la idea fue descartada. Ahora, después de décadas de despido, parece que Jennings podría haber tenido razón todo el tiempo.

Tras la estimulación, los investigadores modernos han encontrado S. roeseli exhibe cada uno de los comportamientos descritos por el zoólogo hace tantos años, agregando evidencia convincente a su teoría largamente descartada.

"Lo que es particularmente fascinante sobre lo que Jennings describió es que muestra una toma de decisiones compleja, con el organismo efectivamente 'cambiando de opinión' sobre lo que hace en respuesta al mismo estímulo". dice biólogo de sistemas Jeremy Gunawardena de la Harvard Medical School.

"Por lo general, pensamos que ese comportamiento cognitivo autónomo tiene lugar en organismos multicelulares con sistemas nerviosos, pero aquí vemos que los organismos unicelulares también tienen esas capacidades".

Ciliados son criaturas extraordinariamente complejas que han fascinado a los científicos durante mucho tiempo. Se sabe que estos organismos muestran "respuestas de evitación" a ciertos factores estresantes, por lo que pueden retroceder y rotar cuando se topan con una pared, o nadar más rápido cuando sienten un depredador en el agua cercana.

Pero mientras otros protozoos muestran comportamientos de supervivencia simples como cazar, navegar y aparearse, S. roeseli aparece delante de la manada hablando evolutivamente.

Cuando un normal Stentor la célula se toca repetidamente, por ejemplo, cada vez es menos probable que se contraiga. Esta respuesta se conoce como habituación, que es una forma de aprendizaje no asociativo. Pero lo que Jennings notó con S. roeseli fue diferente.

Cuando un químico estimula esta especie en particular, la célula primero se retuerce y se dobla, alejando su "boca". Si el ataque continúa, la célula golpea sus cilios para evitar que algo se acerque a su región oral. Si aún no tiene éxito, la célula se contrae. Y si ninguno de estos pasos funciona, el organismo generalmente inmóvil se separa por completo de su base.

Captura de pantalla 2019 12 04 a las 12.46.49 pm(Dexter et al., Current Biology, 2019)

Esta secuencia de tres pasos de comportamientos distintos fue lo que primero llevó a Jennings a sospechar una jerarquía de comportamientos. Y ahora, por primera vez desde entonces, los resultados se han replicado.

A diferencia de estudios anteriores, que se basaron en otra especie de ciliados unicelulares, esta vez, los científicos pusieron el organismo correcto bajo el microscopio una y otra vez durante varios meses.

Con S. roeseli En solución, el equipo entregó un disparador químico en una serie de pulsos, mientras filmaba la reacción del organismo a cada uno. Después de 60 estimulaciones controladas, las respuestas del organismo se analizaron tanto cualitativa como cuantitativamente.

Al final, fue justo como lo describió Jennings. Estos organismos se comportaron de una manera distinta de la habituación y el acondicionamiento normales.

"Consideramos la jerarquía de comportamiento como una forma de toma de decisiones secuenciales, en el sentido de que, cuando se le da una estimulación similar repetidamente, el organismo 'cambia de opinión' sobre qué respuesta dar, siguiendo así la jerarquía observada", señalaron los autores. explique.

Este cambio entre modos de comportamiento sugiere un nivel de toma de decisiones complejas normalmente reservado para aquellos con sistemas nerviosos. Hace un siglo, esto llevó a Jennings y a otro científico Jacques Loeb a un batalla amarga sobre si la vida era meramente química física, o si existía la agencia celular.

El biólogo de sistemas Scott Coyle, que no participó en el estudio, cree que esto no tiene importancia. Si bien está de acuerdo en que estos nuevos resultados sugieren que existe algún tipo de jerarquía conductual, encuentra que la afirmación de que este organismo puede "cambiar de opinión" es antropomórfica.

"Para mí, decir que la célula está 'cambiando de opinión' o que su 'aprendizaje' no es muy significativo o emocionante, en comparación con descubrir los detalles subyacentes de cómo se codifica la jerarquía en términos de sus sistemas moleculares". Coyle le dijo a ScienceAlert.

"Estoy seguro de que algunas personas encuentran interesantes estas discusiones, pero para mí simplemente confunden las cosas y provocan argumentos semánticos sobre si algo es una 'máquina' o si hay algo de 'vitalidad'".

Después de todo, es difícil asignar cualquier tipo de agencia a un organismo que tome decisiones basadas en el azar. En el estudio, por ejemplo, S. roeseli La 'elección' de contratar o separar fue consistente con el lanzamiento justo de una moneda, y aunque esto es ciertamente impresionante para un organismo unicelular, es una forma bastante limitada de 'cambiar de opinión'.

Todavía se desconoce cómo el organismo lanza esta moneda imaginaria, y los autores solo pueden especular sobre qué ventaja evolutiva podría haber jugado.

Quizás surgió como una forma de encontrar una pareja adecuada, o tal vez ahora sirve como una forma de evitar el costoso precio del desprendimiento una vez que se ha encontrado un buen lugar para vivir.

Estas son preguntas intrigantes, pero es la mecánica de la jerarquía la que realmente fascina a Coyle. Por ejemplo, sugiere, tal vez el estímulo está cambiando la disponibilidad de canales iónicos, causando que las rondas de ataque posteriores produzcan diferentes resultados.

"Mecánicamente, uno podría imaginar que las respuestas de flexión / cilios a la perturbación temprana conducen a cambios de estado dentro de la célula que la hacen más apta para realizar contracciones o comportamientos de desprendimiento", dijo Coyle a ScienceAlert.

"Esto para mí refleja una codificación mecanicista interesante de la jerarquía que será interesante analizar en un nivel más profundo".

El estudio fue publicado en Biología actual.

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