Les cèl·lules individuals són capaces d’aprendre

Durant anys, es considerava que la capacitat d’aprendre i adaptar-se era exclusiva d’organismes amb cervells i sistemes nerviosos. Tanmateix, una nova recerca de grups científics del Centre de Regulació Genòmica (CRG) i el Departament de Medicina i Ciències de la Vida (MELIS-UPF) de Barcelona, juntament amb l’Escola de Medicina de Harvard, qüestiona aquesta suposició, demostrant que fins i tot organismes unicel·lulars i cèl·lules individuals de mamífers poden exhibir una forma bàsica d’aprenentatge, el que anomenem habituació.

L’habituació es produeix quan la nostra resposta a un estímul disminueix gradualment a mesura que aquest estímul es repeteix. Pensem, per exemple, en com els humans deixem de notar el tic-tac d’un rellotge amb el temps. Aquest fenomen ha estat àmpliament estudiat en animals i, fins ara, es pensava que requeria sistemes neuronals complexos, i evidències que les cèl·lules individuals semblaven mostrar comportaments similars sovint s’ignoraven o es descartaven.

“Que les cèl·lules individuals puguin aprendre significaria que les seves xarxes moleculars internes, d’alguna manera, realitzen funcions semblants a les de les xarxes de neurones del cervell. Volíem explorar com podrien fer-ho”, diu Rosa Martínez Corral, investigadora ubicada al Barcelona Collaboratorium, una iniciativa conjunta entre el CRG i el Laboratori Europeu de Biologia Molecular – Barcelona (EMBL Barcelona), i coautora principal de l’estudi.

“Disseccionar” un petit organisme unicel·lular

Els equips es van centrar en el ciliat Stentor roeselii, un organisme unicel·lular amb forma de “trompeta”. Però, en lloc d’observar les cèl·lules en una placa de Petri, van utilitzar models computacionals i equacions matemàtiques per analitzar com processen els estímuls.

Els investigadors i investigadores van descobrir que hi havia dos tipus d’“emmagatzematge de memòria” en les xarxes utilitzades per les cèl·lules per ajustar les seves respostes als estímuls: certes reaccions bioquímiques es produïen més ràpidament que altres, permetent que les cèl·lules reaccionessin immediatament i, alhora, emmagatzemessin informació semblant a la memòria per a respostes futures. Aquest mecanisme de “separació d’escales de temps” reflecteix aspectes de l’aprenentatge i la memòria en organismes multicel·lulars.

Les implicacions d’aquests descobriments són profundes. Descobrir que les cèl·lules poden “aprendre” podria tenir aplicacions pràctiques en medicina, especialment per entendre com les cèl·lules tumorals resisteixen la quimioteràpia o com els bacteris desenvolupen resistència als antibiòtics. En aquests casos, sembla que les cèl·lules s’adapten i “recorden” el seu entorn, plantejant reptes per al tractament.

A més, el fet que les cèl·lules individuals mostrin aquest comportament bàsic d’aprenentatge, vinculat a la seva relativa simplicitat a nivell biomolecular, podria ajudar a facilitar l’estudi i comprensió dels mecanismes de memòria i aprenentatge.