¿En qué piensan los organismos unicelulares? La respuesta, aparentemente, es bastante más de lo que les damos crédito. Los científicos generalmente enmarcan el comportamiento celular como "programación", respuestas innatas y codificadas a estímulos simples, en lugar de como una forma de pensar o tomar decisiones. Pero un nuevo estudio publicado en Current Biology podría desafiar eso.
"Tal vez no es que estén programados para hacer algo", dice el autor correspondiente y biólogo de sistemas. Jeremy Gunawardena, "Sino que el programa les proporciona la maquinaria para tomar una decisión".
Por supuesto, los organismos unicelulares no tienen "mentes". Pero Gunawardena y sus colegas parecen haber demostrado que algunas células tienen voz en la elección de su respuesta a ciertos estimulantes. Y no es un concepto nuevo: el primer experimento para mostrar células que reaccionan libremente a su entorno tuvo lugar hace más de 100 años.
Investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard, incluida Gunawardena, trabajaron para recrear un estudio de 1906 de Herbert Spencer Jennings, que encontró evidencia de que cuando el organismo unicelular en forma de trompeta Stentor roeseli estaba molesto por un irritante, decidió cómo reaccionar. Una célula que evita los estímulos molestos se explica fácilmente como un simple reflejo, pero Jennings afirmó que observaba diferentes Stentor roeseli Las células utilizan diferentes comportamientos para lograr sus maniobras evasivas. Ese es un comportamiento complicado de ver en un organismo aparentemente sin complicaciones.
Los hallazgos originales de Jennings mostraron que las pequeñas criaturas expuestas al carmín (un tinte compuesto por insectos aplastados) reaccionaron de diferentes maneras: agachándose, alterando sus ciliados, contrayéndose en una pequeña bola o desprendiéndose. Si Jennings expuso las células individuales al irritante varias veces seguidas, parecían repensar sus estrategias contra el carmín, tal vez al principio flexionándose del tinte, luego acurrucándose en una bola protectora y luego nadando como último recurso.
Cuando otros investigadores no pudieron recrear el estudio en los años sesenta, la comunidad científica rechazó los resultados de Jennings como inválidos. Todos los organismos en el estudio de seguimiento nadaron en la primera instancia de un irritante en lugar de probar una variedad de mecanismos.
Pero cuando Gunawardena regresó y miró el estudio que supuestamente refutaba la investigación de Jennings, descubrió que ni siquiera usaban el organismo correcto.
"No podía creer que el trabajo de Jennings estuviera destrozado debido a este trabajo de mala calidad que alguien había hecho", dijo Gunawardena Ciencia popular.
A partir de ahí, dice, Gunawardena "se molestó" en su laboratorio tratando de conseguir que alguien a bordo recreara el experimento. Luego, él y sus coautores (que, afortunadamente para Gunawardena, no decidieron acurrucarse o huir como resultado de su insistencia) compraron S. roeseli encontrado en un estanque en un campo de golf en Inglaterra y se dispuso a ver cuán decisivos realmente eran los pequeños bichos.
Los investigadores instalaron y operaron un artilugio para grabar en video y pipetear el carmín cerca de los organismos para ver qué pasaría. En el experimento de Gunawardena, el carmín no hizo que los organismos hicieran nada. Pero cuando se arrojaron pequeñas microperlas de plástico como fuente alternativa de irritación, las células mostraron los mismos mecanismos de evitación que Jennings vio por primera vez.
La respuesta exacta dependía tanto del organismo en sí como del número de veces que se había molestado. Algunas células pasaron por las cuatro reacciones, mientras que otras saltaron directamente a contraerse y separarse la primera vez que llegaron las cuentas.
"Lo que siempre ha sido muy interesante sobre este experimento es que revela que una célula individual es capaz de un comportamiento mucho más elaborado de lo que generalmente le damos crédito", dice Gunawardena.
Micheal Travisano, profesor de ecología y evolución en la Universidad de Minnesota que no participó en el estudio, dice que generalmente solo buscamos este tipo de comportamiento en criaturas más complicadas, ya sean organismos fúngicos multicelulares o simios.
"Desafía nuestras suposiciones de lo que es necesario para tener el tipo de comportamientos complejos que se estudian principalmente en la ecología del comportamiento", dice Travisano. "En este estudio, están estudiando un ciliado, ni siquiera una (una colonia de ciliados), que tiene algunos de los comportamientos que asociamos con organismos mucho más complejos".
Además del hecho de que estas células aparentemente deciden tomar medidas cuando se irritan en lugar de simplemente alejarse, Gunawardena descubrió que era casi exactamente un 50/50 de posibilidades de que, cuando se molestaran, la célula "elegiría" contraerse o " elegir "nadar lejos, casi como lanzar una moneda. Sus próximos pasos son descubrir por qué.
Pensar que las células individuales tienen cierta autonomía podría permitir una nueva perspectiva sobre cómo se desarrolla la enfermedad, dice Gunawardena. "Podríamos querer aportar a nuestra forma de pensar sobre las células una perspectiva más ecológica y cognitiva".