Aprendre sense cervell: els organismes microscòpics també poden decidir

BarcelonaLa capacitat d'aprendre i actuar d'acord amb el coneixement adquirit s'ha considerat històricament un comportament exclusiu dels animals amb cervell. Per exemple, quan un gos entén que si dona la pota al seu amo pot guanyar una galeta com a recompensa, o quan un nen petit s'adona que es pot moure gatejant. Ara, però, un estudi signat pel Centre de Regulació Genòmica (CRG) de Barcelona i la Harvard Medical School de Boston ha descrit la manera amb què l'Stentor roeseli, una diminuta criatura unicel·lular –això vol dir que no formen cap tipus de teixit, estructura o cos conjunt amb altres organismes de la seva espècie– també és capaç d'aprendre i desenvolupar una mena de memòria cel·lular per prendre decisions depenent de la situació.

La investigació, publicada aquest dimarts a la revista Current Biology, pot representar "un canvi significatiu en la percepció científica sobre les unitats fonamentals de la vida". Segons els autors, aquests resultats ajudarien a comprendre com les cèl·lules canceroses desenvolupen resistència a la quimioteràpia o els bacteris als antibiòtics. "Les cèl·lules es consideren entitats amb una capacitat de presa de decisions bàsica, basada en l'aprenentatge dels seus entorns, a diferència de les entitats que segueixen les instruccions genètiques preprogramades", explica el professor de la Facultat de Medicina de Harvard i coautor de l'estudi Jeremy Gunawardena.

Concretament, els investigadors han emprat una eina computacional per comprendre millor el comportament del Stentor roeseli, un protozou present a estanys, rius i llacs d'arreu del món. Amb la seva forma de trompeta, és un dels organismes unicel·lulars més grans que existeixen, ja que pot arribar a mesurar dos mil·límetres. El zoòleg nord-americà Herbert Spencer Jennings va descobrir a principis del segle XX que aquesta criatura sense neurones podia canviar el seu comportament en funció del seu entorn. És a dir, tenen capacitat de decisió. "Aquestes criatures són molt diferents dels animals amb cervell. El seu aprenentatge significaria que fan servir xarxes moleculars internes que d'alguna manera realitzen funcions similars a les realitzades per neurones en el cervell", afirma la coautora i investigadora de l'estudi del CRG Rosa Martínez.

Combinació de circuits moleculars

Aquest nou estudi va analitzar l'habituació, el procés pel qual un organisme deixa de respondre gradualment a un estímul repetit, el mateix pel qual els humans deixen d'escoltar el tic-tac d'un rellotge o estan menys distrets pels llums intermitents. Les simulacions emprades en la recerca suggereixen que les cèl·lules fan servir una combinació d'almenys dos circuits moleculars per refinar la seva resposta a un estímul i reproduir totes les característiques distintives de l'habituació que s'observen en formes de vida més complexes.

Una de les troballes clau és el requisit de "separació a escala de temps" en el comportament dels circuits moleculars, en què algunes reaccions passen molt més ràpid que unes altres. "Creiem que aquest podria ser un tipus de memòria cel·lular, la qual cosa permet a les cèl·lules reaccionar immediatament i influir en una resposta futura", ha assenyalat Martínez.

La troballa també pot il·luminar un debat entre la neurociència i la recerca cognitiva, disciplines que, durant anys, han tingut diferents punts de vista sobre com la força d'habituació està relacionada amb la freqüència o la intensitat de l'estimulació. Els neurocientífics se centren en comportaments observables, assenyalant que els organismes mostren una habituació més forta amb estímuls més freqüents o menys intensos, mentre que els científics cognitius insisteixen a provar l'existència de canvis interns i la formació de la memòria després de l'habituació. L'estudi del CRG i Harvard mostra que el comportament dels models s'alinea amb tots dos punts de vista: durant l'habituació, la resposta disminueix més amb estímuls més freqüents o menys intensos, però després la resposta a un estímul comú també és més fort.

Possible aplicació en l'estudi del càncer

La recerca també aprofundeix en la comprensió de com l'aprenentatge i la memòria operen en el nivell més bàsic de la vida. Així, si les cèl·lules individuals poden recordar, això també podria ajudar a explicar com les cèl·lules canceroses desenvolupen resistència a la quimioteràpia o com els bacteris es tornen resistents als antibiòtics, situacions en les quals les cèl·lules semblen aprendre del seu entorn. "El nostre enfocament podria ajudar la comunitat científica a prioritzar quins experiments tenen més probabilitats de donar resultats que valguin la pena, és a dir estalviar temps i recursos i generar nous avenços", ha conclòs Martínez.