Què recorden les cèl·lules?

La memòria cel·lular permet conservar informació sobre la identitat, les experiències viscudes i els estímuls rebuts. Als centres del PRBB, diferents equips estudien com es formen aquests records moleculars i com poden protegir-nos o contribuir a la malaltia.

Sovint pensem que la memòria és una facultat exclusiva del cervell. Però el passat també deixa rastre a escala microscòpica. Una cèl·lula de la pell conserva la seva identitat quan es divideix. Algunes cèl·lules immunitàries permeten respondre més de pressa davant d’un patogen amb què l’organisme ja s’ha trobat anteriorment. I una cèl·lula tumoral pot afrontar de manera diferent un fàrmac després d’haver-hi estat exposada. En tots tres casos parlem de memòria, tot i que els mecanismes no són els mateixos.

Als centres del Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona (PRBB), diversos equips intenten entendre com les cèl·lules conserven informació sobre el que són, el que han viscut i la manera com han respost. Ho fan des de la modelització matemàtica, l’epigenètica, l’epidemiologia molecular, la immunologia i les tecnologies de cèl·lula única (single-cell, en anglès). Les preguntes varien, però totes parteixen de la idea de que el comportament d’una cèl·lula no depèn només del seu ADN i del que l’envolta en aquell moment, sinó també de la seva història.

Punts clau

• En biologia, parlem de memòria cel·lular quan una experiència passada deixa un canvi persistent que condiciona la resposta futura d’una cèl·lula.
• Les cèl·lules poden conservar informació mitjançant canvis en la cromatina, marques sobre l’ADN o les histones, xarxes de proteïnes i ARN, o la persistència de poblacions cel·lulars concretes.
• Aquests mecanismes ajuden a mantenir la identitat i a adaptar-se, però també poden afavorir l’envelliment, la resistència als tractaments o la recaiguda.

Què vol dir recordar sense cervell?

Les cèl·lules no guarden imatges ni tenen un lloc concret on arxivar records. En biologia, la paraula “memòria” es fa servir per descriure una situació diferent. La memòria cel·lular fa referència al fet de que una experiència passada pot modificar l’estat d’una cèl·lula, i aquest canvi pot persistir fins i tot quan l’estímul inicial ja ha desaparegut. Així, si la mateixa situació es torna a donar, la cèl·lula pot respondre d’una manera diferent.

Aquesta persistència pot durar minuts, mesos o, en alguns casos, transmetre’s a les cèl·lules filles quan la cèl·lula es divideix. També es pot conservar de maneres diferents a escala molecular. La informació pot quedar guardada en l’organització de la cromatina, en les marques químiques sobre l’ADN o les histones, o en circuits de proteïnes i ARN. En el cas del sistema immunitari, en canvi, la memòria depèn de la persistència de poblacions cel·lulars especialitzades.

Per tant, no existeix un únic mecanisme de memòria cel·lular. Per poder parlar-ne, cal demostrar que l’experiència passada ha modificat realment la manera com la cèl·lula respon en el present.

Rosa Martínez-Corral, que dirigeix el grup de Biologia Reguladora Teòrica al Departament de Medicina i Ciències de la Vida de la Universitat Pompeu Fabra (MELIS-UPF), investiga aquestes fronteres amb models matemàtics. El 2024 va coliderar un estudi, publicat a Current Biology, que explorava com una cèl·lula individual podria mostrar habituació, una forma senzilla d’aprenentatge en què la resposta disminueix davant d’un estímul repetit.

L’equip va analitzar quines xarxes bioquímiques podrien reproduir les característiques de l’habituació. Els models combinaven processos ràpids i lents. Els primers permetien respondre de seguida a un senyal, mentre que els segons conservaven informació sobre les exposicions anteriors i ajustaven la resposta següent. Això no significa que una cèl·lula aprengui com ho fa un cervell, però sí que deixa veure que una xarxa molecular relativament senzilla podria modificar el seu comportament segons el que ha passat abans.

Per parlar de memòria cel·lular, cal demostrar que una experiència passada modifica la resposta present.

Un treball més recent de l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE: CSIC-UPF) ha posat a prova experimentalment una altra forma d’aprenentatge cel·lular. El 2026, Maor Knafo, Elena Casacuberta i Iñaki Ruiz-Trillo van publicar a PRX Life un estudi amb Capsaspora owczarzaki, un dels parents unicel·lulars més propers dels animals.

L’equip va exposar les cèl·lules a un senyal de llum i vibració que precedia de manera previsible un estrès tèrmic moderat. Un grup de control va rebre els mateixos estímuls, però en un ordre aleatori. Després de 35 cicles d’entrenament, les cèl·lules van afrontar un xoc tèrmic de 38 °C. La mortalitat va ser del 12,1% entre les cèl·lules entrenades en l’entorn previsible i del 26,8% en el grup de control.

Els autors interpreten aquests resultats com una evidència d’aprenentatge associatiu i memòria adaptativa dins d’una mateixa generació. No significa que les cèl·lules aprenguin com un cervell, però sí que poden relacionar senyals previs amb una situació futura i ajustar la resposta. Encara no se sap quin mecanisme molecular conserva aquesta informació.

Recordar qui ets després de dividir-te

Les cèl·lules del nostre cos contenen pràcticament el mateix ADN, però cada tipus cel·lular activa uns programes genètics concrets i en manté d’altres en silenci. Per exemple, una neurona activa els programes genètics que li permeten transmetre senyals, mentre que una cèl·lula de la pell expressa els gens necessaris per formar una barrera protectora.

A més, quan una d’aquestes cèl·lules es divideix, les cèl·lules filles han de mantenir aquest patró genètic per continuar sent del mateix tipus cel·lular. No n’hi ha prou amb copiar la seqüència de l’ADN, sino que la cèl·lula també ha de reconstruir quines regions del genoma han de quedar accessibles i quines han de continuar silenciades.

És aquí on entra en joc l’epigenètica, és a dir, l’estudi dels mecanismes que regulen l’expressió dels gens sense alterar la seqüència de l’ADN. La metilació de l’ADN, les modificacions de les histones, l’organització tridimensional del genoma i diferents proteïnes reguladores contribueixen a mantenir el patró genètic d’una cèl·lula. En conjunt, aquests mecanismes epigenètics permeten conservar la identitat cel·lular sense canviar les lletres de l’ADN.

Sergio Aranda, investigador del laboratori de Luciano Di Croce al Centre de Regulació Genòmica (CRG), estudia com les cèl·lules regulen la cromatina per conservar aquesta identitat i orientar el seu destí. El 2025 va participar en un estudi publicat a eLife que va analitzar com s’organitza l’heterocromatina, la part més compacta del genoma, quan unes cèl·lules mare embrionàries passen d’un estat similar al de l’embrió de dues cèl·lules a l’estat pluripotent. L’equip va identificar dues proteïnes, SMARCAD1 i TOPBP1, que contribueixen a restablir i mantenir aquesta organització. Tot i que l’estudi no analitza directament la transmissió de la memòria entre divisions, ajuda a entendre com una cèl·lula reconstrueix l’estat epigenètic associat a la seva identitat.

Aquesta memòria ha de ser estable, però no rígida. Les cèl·lules mare han de conservar allò que les defineix i, alhora, mantenir la capacitat de donar lloc a altres tipus cel·lulars. L’equilibri entre estabilitat i plasticitat resulta essencial per al desenvolupament i la regeneració dels teixits. Quan falla, una cèl·lula pot activar un programa genètic en el moment o el lloc equivocats.

El rastre del que hem viscut

La identitat no és l’únic rastre que pot conservar una cèl·lula. El fum del tabac, la contaminació, l’alimentació i altres exposicions ambientals s’associen amb canvis en la metilació de l’ADN, l’expressió dels gens, les proteïnes o el metabolisme. Aquestes marques poden ajudar-nos a reconstruir part del que ha viscut l’organisme.

Mariona Bustamante i el seu equip, de l’Institut de Salut Global de Barcelona (ISGlobal), estudien les interaccions entre els gens i l’ambient, així com i els mecanismes moleculars que poden connectar les exposicions amb la salut. En un estudi liderat per ISGlobal i publicat a Environment International el 2025, l’equip va analitzar mostres de sang de 2.695 nens i nenes de vuit països europeus que tenien entre 7 i 10 anys. L’equip va trobar canvis en la metilació de l’ADN en 11 regions associades amb l’exposició al fum del tabac a la llar.

Aquests resultats mostren que una exposició pot deixar una empremta molecular detectable. Tanmateix, això no demostra necessàriament que cada cèl·lula “recordi” el fum ni que els canvis observats causin una malaltia. Les anàlisis epigenètiques permeten identificar associacions, però cal encara determinar si els canvis tenen funció biològica, quant de temps persisteixen i fins a quin punt reflecteixen directament l’exposició. Per això, en epidemiologia molecular sovint resulta més precís parlar d’empremta o biomarcador que de memòria funcional.

No totes les empremtes moleculars són memòria funcional.

Quan el passat modifica la resposta futura

La funció més intuïtiva de la memòria és preparar-nos per al que pot tornar a passar. El sistema immunitari n’ofereix l’exemple més conegut. Després d’una infecció o una vacuna, algunes cèl·lules B i T persisteixen durant molt de temps i conserven receptors capaços de reconèixer determinats antígens. Si el patogen reapareix, aquestes poblacions responen amb més rapidesa i intensitat. Per tant, la memòria immunitària no funciona igual que la memòria epigenètica que manté la identitat d’una cèl·lula. Tenen en comú, però, que una experiència passada condiciona la resposta futura.

La mateixa capacitat d’adaptació també pot convertir-se en un problema. En el càncer, algunes cèl·lules sobreviuen a un tractament i donen lloc a una població que respon de manera diferent quan torna a ser exposada al mateix fàrmac. De vegades, aquesta persistència està relacionada amb canvis epigenètics o estats cel·lulars reversibles. En altres casos, la resistència apareix perquè el tractament selecciona cèl·lules que ja presentaven mutacions o característiques que les feien menys vulnerables.

Anna Bigas, que lidera el grup de Cèl·lules Mare i Càncer a l’Hospital del Mar Research Institute, estudia com la diversitat genètica i epigenètica contribueix a la persistència de les cèl·lules tumorals. El 2026, el grup va iniciar un projecte sobre la leucèmia limfoblàstica aguda de cèl·lules T i les alteracions que afecten el complex BAF, que participa en la remodelació de la cromatina. L’equip compararà els estats cel·lulars abans i després de l’exposició a la quimioteràpia per identificar quines característiques permeten que algunes cèl·lules sobrevisquin i contribueixin a la recaiguda.

Algunes memòries cel·lulars podrien ser reversibles. Això no vol dir que puguem esborrar-les fàcilment o de manera selectiva. Els mateixos mecanismes que mantenen un estat perjudicial també poden resultar essencials per conservar la identitat i el funcionament normal de la cèl·lula.

Els mateixos mecanismes que mantenen un estat perjudicial també poden ser essencials per al funcionament normal de la cèl·lula.

Les cèl·lules no guarden un diari del que els ha passat. Conserven estats moleculars construïts a partir de la seva història. Aquests estats els permeten mantenir la identitat, adaptar-se al que han viscut i preparar la resposta següent. De vegades protegeixen l’organisme. D’altres contribueixen a l’envelliment, la resistència als tractaments o la malaltia.

Entendre la memòria cel·lular també exigeix distingir quins records convé preservar, quins podríem modificar i quines empremtes encara no sabem interpretar. Aquesta distinció ens ajudarà a plantejar com intervenir sobre una memòria perjudicial sense alterar la informació que la cèl·lula necessita per continuar funcionant.

Per saber-ne més

• Theoretical Regulatory Biology Group, liderat per Rosa Martínez-Corral (MELIS-UPF).
• Multicellgenome Lab, liderat per Elena Casacuberta i Iñaki Ruiz-Trillo (IBE, CSIC-UPF).
• Di Croce Lab – Epigenetic Events in Cancer, liderat per Luciano Di Croce (CRG).
• Òmica i bioinformàtica, coordinat per Juan Ramón González i Mariona Bustamante (ISGlobal).
• Cèl·lules mare i càncer, liderat per Anna Bigas (HMRIB).