Imagina que estás caminando por un bosque y pasas por encima de un tronco con el pie. Extendiéndose en su parte inferior hay algo húmedo y amarillo, un poco como algo que puede haber estornudado… si ese algo fuera amarillo plátano y se desplegara en elegantes ramas fractales.
Lo que verías es la forma plasmodium de Physarum policéfalo, el moho mucilaginoso de muchas cabezas. Al igual que otros mohos mucilaginosos que se encuentran en la naturaleza, cumple una función ecológica importante, ayudando en la descomposición de la materia orgánica para reciclarla en la red alimentaria.
Este pequeño y extraño organismo no tiene cerebro ni sistema nervioso; su cuerpo manchado de color amarillo brillante es solo una célula. Esta especie de moho mucilaginoso ha prosperado, más o menos sin cambios, durante mil millones de años en sus hábitats húmedos y en descomposición.
Y, en la última década, ha cambiado nuestra forma de pensar sobre la cognición y la resolución de problemas.
“Creo que es el mismo tipo de revolución que ocurrió cuando la gente se dio cuenta de que las plantas podían comunicarse entre sí”, dijo la bióloga Audrey Dussutour del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia.
“Incluso estos diminutos microbios pueden aprender. Te da un poco de humildad”.
P. policéfalo en su hábitat natural. (Kay Dee/naturalista, CC BY-NC)
P. policéfalo – adorablemente apodado “The Blob” por Dussutour – no es exactamente raro. Se puede encontrar en ambientes oscuros, húmedos y frescos, como la hojarasca en el suelo del bosque. También es muy peculiar; aunque lo llamamos ‘moho’, en realidad no es un hongo. No es ni animal ni vegetal, sino un miembro del reino de los protistas, una especie de grupo general para cualquier cosa que no se pueda categorizar claramente en los otros tres reinos.
Comienza su vida como muchas células individuales, cada una con un solo núcleo. Luego, se fusionan para formar el plasmodiola etapa de la vida vegetativa en la que el organismo se alimenta y crece.
De esta forma, desplegándose en venas para buscar comida y explorar su entorno, sigue siendo una sola célula, pero contiene millones o incluso miles de millones de núcleos que nadan en el líquido citoplasmático confinado dentro de la membrana de color amarillo brillante.
Cognición sin cerebro
Como todos los organismos, P. policéfalo necesita ser capaz de tomar decisiones sobre su entorno. Necesita buscar comida y evitar el peligro. Necesita encontrar las condiciones ideales para su ciclo reproductivo. Y aquí es donde nuestro amiguito amarillo se pone realmente interesante. P. policéfalo no tiene un sistema nervioso central. Ni siquiera tiene tejidos especializados.
Sin embargo, puede resolver acertijos complejos, como laberintos, y recordar sustancias novedosas. El tipo de tareas que solíamos pensar que solo los animales podían realizar.
“Estamos hablando de cognición sin cerebro, obviamente, pero también sin neuronas. Entonces, los mecanismos subyacentes, todo el marco arquitectónico de cómo maneja la información es totalmente diferente a la forma en que funciona su cerebro”, dijo el biólogo Chris Reid. de la Universidad Macquarie en Australia le dijo a Heaven32 en 2021.
“Al proporcionarle los mismos desafíos de resolución de problemas que tradicionalmente les hemos dado a los animales con cerebro, podemos comenzar a ver cómo este sistema fundamentalmente diferente podría llegar al mismo r esultado. Es donde queda claro que para muchos de estos cosas, que siempre hemos pensado que requerían un cerebro o algún tipo de sistema superior de procesamiento de información, eso no siempre es necesario”.
(David Villa/ScienceImage/CBI/CNRS)
P. policéfalo es bien conocido por la ciencia. Hace décadas, era, como explicó el físico Hans-Günther Döbereiner de la Universidad de Bremen en Alemania, el “caballo de batalla de la biología celular”. Era fácil de clonar, conservar y estudiar.
Sin embargo, a medida que evolucionaron nuestros conjuntos de herramientas de análisis genético, organismos como ratones o líneas celulares como HeLa se hicieron cargo y P. policéfalo cayó en el camino.
En 2000, el biólogo Toshiyuki Nakagaki de RIKEN en Japón sacó a la pequeña bestia de su retiro, y no para la biología celular. su papel, publicado en Naturalezallevaba el título “Resolución de laberintos por un organismo ameboide”, y eso es exactamente lo que P. policéfalo habia hecho.
Nakagaki y su equipo habían puesto un trozo de plasmodium en un extremo de un laberinto, una recompensa de comida (avena, porque P. policéfalo ama bacterias de la avena) en el otro, y observaba lo que sucedía.
Los resultados fueron impresionantes. Este pequeño y extraño organismo acelular logró encontrar la ruta más rápida a través de cada laberinto que se le presentó.
“Eso desencadenó una ola de investigación sobre qué otros tipos de escenarios más difíciles podemos probar con el moho”, dijo Reid.
“Prácticamente todos ellos han sido sorprendentes de una forma u otra, y sorprendieron a los investigadores sobre cómo se desempeñó realmente el moho mucilaginoso. También reveló algunas limitaciones. Pero sobre todo, ha sido un viaje de revelación sobre cómo esta simple criatura puede realizar tareas. que siempre han sido dados y pensados para ser el dominio de los organismos superiores”.
Lleno de sorpresas
Nakagaki recreó el metro de Tokio, con los nodos de las estaciones marcados con avena; P. policéfalo lo recree casi exactamente – excepto que la versión de moho de limo era más resistente a los daños, en la que si se cortaba un enlace, el resto de la red podía continuar.
Otro equipo de investigadores descubrió que el protista podía resolver de manera eficiente el problema del vendedor ambulante, una tarea matemática exponencialmente compleja que los programadores utilizan habitualmente para probar algoritmos.
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A principios de este año, un equipo de investigadores descubrió que P. policéfalo pue de “recordar” dónde ha encontrado alimento previamente en función de la estructura de las venas en esa área. Esto siguió a investigaciones previas de Dussutour y sus colegas, quienes descubrieron que las manchas de moho mucilaginoso podían aprender y recordar sustancias que no les gustaban, y comunicar esa información a otras manchas de moho mucilaginoso una vez que se fusionaban.
“Todavía me sorprende lo complejos que son, en cierto modo, porque siempre te sorprenden en un experimento, nunca harían exactamente lo que eliges hacer”, dijo Dussutour.
En un caso, su equipo estaba probando un medio de crecimiento utilizado para células de mamíferos y quería ver si le gustaría al slime.
“Eso odiado eso. Comenzó a construir esta extraña estructura tridimensional para poder tomar la delantera y escapar. Y yo estoy como, ‘Oh, Dios mío, este organismo'”.
Una red de procesamiento
Aunque técnicamente es un organismo unicelular, P. policéfalo se considera una red, exhibiendo un comportamiento colectivo. Cada parte del moho mucilaginoso funciona de forma independiente y comparte información con sus secciones vecinas, sin un procesamiento centralizado.
“Supongo que la analogía serían las neuronas en un cerebro”, dijo Reid. “Tienes este cerebro que está compuesto por muchas neuronas; es lo mismo para el moho”.
Physarym polycephalum, “La mancha”
surgimiento de la red
Ondas de oscilación#gota pic.twitter.com/kJUhH0w05a– Audrey Dussutour (@Docteur_Drey) 3 de abril de 2021
Esa analogía del cerebro es realmente intrigante, y no sería la primera vez P. policéfalo ha sido comparado con una red de neuronas. La topología y la estructura de las redes cerebrales y las manchas de moho mucilaginoso son muy similares, y ambos sistemas exhiben oscilaciones.
No está del todo claro cómo se propaga y comparte la información en el moho mucilaginoso, pero sabemos que P. policéfaloLas venas de se contraen para actuar como una bomba peristáltica, empujando el fluido citoplasmático de una sección a otra. Y las oscilaciones en este fluido parecen coincidir con encuentros con estímulos externos.
“Se cree que estas oscilaciones transmiten información, procesan información, por la forma en que interactúan y, de hecho, producen el comportamiento al mismo tiempo”, dijo Döbereiner a Heaven32.
“Si tienes una red de Physarum va a un determinado alimento, cambia el patrón de oscilación cuando se encuentra con el azúcar: comienza a oscilar más rápido. Debido a estas oscilaciones más rápidas, todo el organismo comienza a cambiar su patrón de oscilación y comienza a fluir en la dirección en la que se encontró el alimento”.
el y sus colegas publicó un artículo en 2021 demostrando que estas oscilaciones son extraordinariamente similares a las oscilaciones que se ven en un cerebro, solo un sistema hidrodinámico en lugar de señales eléctricas.
“Lo relevante no es tanto qué oscila y cómo se transporta la información”, explica, “sino que oscila y que una topología es relevante: es una neurona conectada a 100 neuronas o solo a dos; es una neurona conectada solo a sus vecinos o está conectado a otra neurona muy lejana”.
P. policéfalo creciendo en un modelo de tamaño natural de un cráneo humano. (Andrés Adamatzky, vida artificial2015)
Definición de cognición
Por emocionantes que parezcan sus escapadas, cualquier investigador que trabaje con él le dirá que P. policéfalo no es, en sí mismo, un cerebro. No es capaz de procesamiento de alto nivel o razonamiento abstracto, por lo que sabemos.
Tampoco es probable que, por intrigante que parezca la noción, evolucione hasta convertirse en algo así como un cerebro. El organismo ha tenido mil millones de años para hacerlo y no muestra signos de ir en esa dirección (aunque si a algún escritor de ciencia ficción le gusta la idea, siéntase libre de seguirla).
En términos de biología general, el moho mucilaginoso es extremadamente simple. Y por ese mismo hecho, está cambiando la forma en que entendemos la resolución de problemas.
Al igual que otros organismos, necesita comida, necesita navegar en su entorno y necesita un lugar seguro para crecer y reproducirse. Estos problemas pueden ser complejos y, sin embargo, P. policéfalo puede resolverlos con su arquitectura cognitiva extremadamente limitada. Lo hace a su manera simple y con sus propias limitaciones, dijo Reid, “pero eso en sí mismo es una de las cosas hermosas del sistema”.
En cierto sentido, nos deja con un organismo, una mancha húmeda, viscosa y amante de la humedad, cuya cognición es fundamentalmente diferente a la nuestra. Y, al igual que el metro de Tokio, eso puede enseñarnos nuevas formas de resolver nuestros propios problemas.
“Nos está enseñando sobre la naturaleza de la inteligencia, desafiando ciertos puntos de vista y básicamente ampliando el concepto”, dijo Reid.
“Nos obliga a desafiar estas creencias antropocéntricas arraigadas de que somos únicos y capaces de mucho más que otras criaturas”.
Una versión de este artículo se publicó por primera vez en junio de 2021.