La memoria celular permite conservar información sobre la identidad, las experiencias vividas y los estímulos recibidos. En los centros del PRBB, distintos equipos estudian cómo se forman estos recuerdos moleculares y cómo pueden protegernos o contribuir a la enfermedad.
A menudo pensamos que la memoria es una facultad exclusiva del cerebro. Pero el pasado también deja huella a escala microscópica. Una célula de la piel conserva su identidad cuando se divide. Algunas células inmunitarias permiten responder más rápido ante un patógeno con el que el organismo ya se ha encontrado anteriormente. Y una célula tumoral puede afrontar de forma distinta un fármaco después de haber estado expuesta a él. En los tres casos hablamos de memoria, aunque los mecanismos no son los mismos.
En los centros del Parque de Investigación Biomédica de Barcelona (PRBB), diversos equipos intentan entender cómo las células conservan información sobre lo que son, lo que han vivido y la forma en que han respondido. Lo hacen desde la modelización matemática, la epigenética, la epidemiología molecular, la inmunología y las tecnologías de célula única (single-cell, en inglés). Las preguntas varían, pero todas parten de la idea de que el comportamiento de una célula no depende solo de su ADN y de lo que la rodea en ese momento, sino también de su historia.
Puntos clave
- En biología, hablamos de memoria celular cuando una experiencia pasada deja un cambio persistente que condiciona la respuesta futura de una célula.
- Las células pueden conservar información mediante cambios en la cromatina, marcas sobre el ADN o las histonas, redes de proteínas y ARN, o la persistencia de poblaciones celulares concretas.
- Estos mecanismos ayudan a mantener la identidad y a adaptarse, pero también pueden favorecer el envejecimiento, la resistencia a los tratamientos o la recaída.
¿Qué significa recordar sin cerebro?
Las células no guardan imágenes ni tienen un lugar concreto donde archivar recuerdos. En biología, la palabra “memoria” se utiliza para referirse a una situación distinta. La memoria celular se refiere a la capacidad de una experiencia pasada de modificar el estado de una célula, y este cambio puede persistir incluso cuando el estímulo inicial ya ha desaparecido. Así, si la misma situación vuelve a producirse, la célula puede responder de una manera diferente.
Esta persistencia puede durar minutos, meses o, en algunos casos, transmitirse a las células hijas cuando la célula se divide. También puede conservarse de formas distintas a escala molecular. La información puede quedar guardada en la organización de la cromatina, en las marcas químicas sobre el ADN o las histonas, o en circuitos de proteínas y ARN. En el caso del sistema inmunitario, en cambio, la memoria depende de la persistencia de poblaciones celulares especializadas.
Por tanto, no existe un único mecanismo de memoria celular. Para poder hablar de ella, hay que demostrar que la experiencia pasada ha modificado realmente la forma en que la célula responde en el presente.
Rosa Martínez-Corral, que dirige el grupo de Biología Reguladora Teórica en el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida de la Universidad Pompeu Fabra (MELIS-UPF), investiga estas fronteras con modelos matemáticos. En 2024 colideró un estudio, publicado en Current Biology, que exploraba cómo una célula individual podría mostrar habituación, una forma sencilla de aprendizaje en la que la respuesta disminuye ante un estímulo repetido.
El equipo analizó qué redes bioquímicas podrían reproducir las características de la habituación. Los modelos combinaban procesos rápidos y lentos. Los primeros permitían responder de inmediato a una señal, mientras que los segundos conservaban información sobre las exposiciones anteriores y ajustaban la siguiente respuesta. Esto no significa que una célula aprenda como lo hace un cerebro, pero sí muestra que una red molecular relativamente sencilla podría modificar su comportamiento según lo ocurrido previamente.
Para hablar de memoria celular, hay que demostrar que una experiencia pasada modifica la respuesta presente.
Un trabajo más reciente del Instituto de Biología Evolutiva (IBE: CSIC-UPF) ha puesto a prueba experimentalmente otra forma de aprendizaje celular. En 2026, Maor Knafo, Elena Casacuberta e Iñaki Ruiz-Trillo publicaron en PRX Life un estudio con Capsaspora owczarzaki, uno de los parientes unicelulares más próximos de los animales.
El equipo expuso las células a una señal de luz y vibración que precedía de forma previsible a un estrés térmico moderado. Un grupo de control recibió los mismos estímulos, pero en un orden aleatorio. Después de 35 ciclos de entrenamiento, las células afrontaron un choque térmico de 38 °C. La mortalidad fue del 12,1% entre las células entrenadas en el entorno previsible y del 26,8% en el grupo de control.
Los autores interpretan estos resultados como una evidencia de aprendizaje asociativo y memoria adaptativa dentro de una misma generación. No significa que las células aprendan como un cerebro, pero sí que pueden relacionar señales previas con una situación futura y ajustar la respuesta. Todavía no se sabe qué mecanismo molecular conserva esta información.
Recordar quién eres después de dividirte
Las células de nuestro cuerpo contienen prácticamente el mismo ADN, pero cada tipo celular activa unos programas genéticos concretos y mantiene otros en silencio. Por ejemplo, una neurona activa los programas genéticos que le permiten transmitir señales, mientras que una célula de la piel expresa los genes necesarios para formar una barrera protectora.
Además, cuando una de estas células se divide, las células hijas deben mantener este patrón genético para seguir siendo del mismo tipo celular. No basta con copiar la secuencia del ADN, sino que la célula también debe reconstruir qué regiones del genoma deben quedar accesibles y cuáles deben continuar silenciadas.
Aquí es donde entra en juego la epigenética, es decir, el estudio de los mecanismos que regulan la expresión de los genes sin alterar la secuencia del ADN. La metilación del ADN, las modificaciones de las histonas, la organización tridimensional del genoma y distintas proteínas reguladoras contribuyen a mantener el patrón genético de una célula. En conjunto, estos mecanismos epigenéticos permiten conservar la identidad celular sin cambiar las letras del ADN.
Sergio Aranda, investigador del laboratorio de Luciano Di Croce en el Centro de Regulación Genómica (CRG), estudia cómo las células regulan la cromatina para conservar esta identidad y orientar su destino. En 2025 participó en un estudio publicado en eLife que analizó cómo se organiza la heterocromatina, la parte más compacta del genoma, cuando unas células madre embrionarias pasan de un estado similar al del embrión de dos células al estado pluripotente. El equipo identificó dos proteínas, SMARCAD1 y TOPBP1, que contribuyen a restablecer y mantener esta organización. Aunque el estudio no analiza directamente la transmisión de la memoria entre divisiones, ayuda a entender cómo una célula reconstruye el estado epigenético asociado a su identidad.
Esta memoria debe ser estable, pero no rígida. Las células madre deben conservar aquello que las define y, al mismo tiempo, mantener la capacidad de dar lugar a otros tipos celulares. El equilibrio entre estabilidad y plasticidad resulta esencial para el desarrollo y la regeneración de los tejidos. Cuando falla, una célula puede activar un programa genético en el momento o el lugar equivocados.
La huella de lo que hemos vivido
La identidad no es la única huella que puede conservar una célula. El humo del tabaco, la contaminación, la alimentación y otras exposiciones ambientales se asocian con cambios en la metilación del ADN, la expresión de los genes, las proteínas o el metabolismo. Estas marcas pueden ayudarnos a reconstruir parte de lo que ha vivido el organismo.
Mariona Bustamante y su equipo, del Instituto de Salud Global de Barcelona (ISGlobal), estudian las interacciones entre los genes y el ambiente, así como los mecanismos moleculares que pueden conectar las exposiciones con la salud. En un estudio liderado por ISGlobal y publicado en Environment International en 2025, el equipo analizó muestras de sangre de 2.695 niños y niñas de ocho países europeos que tenían entre 7 y 10 años. El equipo encontró cambios en la metilación del ADN en 11 regiones asociadas con la exposición al humo del tabaco en el hogar.
Estos resultados muestran que una exposición puede dejar una huella molecular detectable. Sin embargo, esto no demuestra necesariamente que cada célula “recuerde” el humo ni que los cambios observados causen una enfermedad. Los análisis epigenéticos permiten identificar asociaciones, pero todavía hay que determinar si los cambios tienen función biológica, cuánto tiempo persisten y hasta qué punto reflejan directamente la exposición. Por eso, en epidemiología molecular a menudo resulta más preciso hablar de huella o biomarcador que de memoria funcional.
No todas las huellas moleculares son memoria funcional.
Cuando el pasado modifica la respuesta futura
La función más intuitiva de la memoria es prepararnos para lo que puede volver a ocurrir. El sistema inmunitario ofrece el ejemplo más conocido. Después de una infección o una vacuna, algunas células B y T persisten durante mucho tiempo y conservan receptores capaces de reconocer determinados antígenos. Si el patógeno reaparece, estas poblaciones responden con mayor rapidez e intensidad. Por tanto, la memoria inmunitaria no funciona igual que la memoria epigenética que mantiene la identidad de una célula. Tienen en común, sin embargo, que una experiencia pasada condiciona la respuesta futura.
La misma capacidad de adaptación también puede convertirse en un problema. En el cáncer, algunas células sobreviven a un tratamiento y dan lugar a una población que responde de forma diferente cuando vuelve a exponerse al mismo fármaco. A veces, esta persistencia está relacionada con cambios epigenéticos o estados celulares reversibles. En otros casos, la resistencia aparece porque el tratamiento selecciona células que ya presentaban mutaciones o características que las hacían menos vulnerables.
Anna Bigas, que lidera el grupo de Células Madre y Cáncer en el Hospital del Mar Research Institute, estudia cómo la diversidad genética y epigenética contribuye a la persistencia de las células tumorales. En 2026, el grupo inició un proyecto sobre la leucemia linfoblástica aguda de células T y las alteraciones que afectan al complejo BAF, que participa en la remodelación de la cromatina. El equipo comparará los estados celulares antes y después de la exposición a la quimioterapia para identificar qué características permiten que algunas células sobrevivan y contribuyan a la recaída.
Algunas memorias celulares podrían ser reversibles. Esto no significa que podamos borrarlas fácilmente o de forma selectiva. Los mismos mecanismos que mantienen un estado perjudicial también pueden resultar esenciales para conservar la identidad y el funcionamiento normal de la célula.
Los mismos mecanismos que mantienen un estado perjudicial también pueden ser esenciales para el funcionamiento normal de la célula.
Las células no guardan un diario de lo que les ha pasado. Conservan estados moleculares construidos a partir de su historia. Estos estados les permiten mantener la identidad, adaptarse a lo que han vivido y preparar la siguiente respuesta. A veces protegen al organismo. Otras contribuyen al envejecimiento, a la resistencia a los tratamientos o a la enfermedad.
Entender la memoria celular también exige distinguir qué recuerdos conviene preservar, cuáles podríamos modificar y qué huellas todavía no sabemos interpretar. Esta distinción nos ayudará a plantear cómo intervenir sobre una memoria perjudicial sin alterar la información que la célula necesita para seguir funcionando.
Para saber más
- Theoretical Regulatory Biology Group, liderado por Rosa Martínez-Corral (MELIS-UPF).
- Multicellgenome Lab, liderado por Elena Casacuberta e Iñaki Ruiz-Trillo (IBE, CSIC-UPF).
- Di Croce Lab – Epigenetic Events in Cancer, liderado por Luciano Di Croce (CRG).
- Ómica y bioinformática, coordinado por Juan Ramón González y Mariona Bustamante (ISGlobal).
- Células madre y cáncer, liderado por Anna Bigas (HMRIB).
Eckert, L., Vidal-Saez, M. S., Zhao, Z., Garcia-Ojalvo, J., Martinez-Corral, R. & Gunawardena, J. (2024). Biochemically plausible models of habituation for single-cell learning. Current Biology, 34(24), 5646–5658.e3. doi: 10.1016/j.cub.2024.10.041.
Knafo, M., Casacuberta, E. & Ruiz-Trillo, I. (2026). Beyond Diffusion: Bayesian Learning Strategies in Single-Cell Life. PRX Life, 4(2), 023025. doi: 10.1103/5p5z-t8qy.
Sebastian-Perez, R., Nakagawa, S., Tu, X., Aranda, S., Pesaresi, M., Gomez-Garcia, P. A., et al. (2025). SMARCAD1 and TOPBP1 contribute to heterochromatin maintenance at the transition from the 2C-like to the pluripotent state. eLife, 12, RP87742. doi: 10.7554/eLife.87742.3.
Cosin-Tomas, M., Hoang, T., Qi, C., Monasso, G. S., Langdon, R., Kebede Merid, S., et al. (2025). Association of exposure to second-hand smoke during childhood with blood DNA methylation. Environment International, 195, 109204. doi: 10.1016/j.envint.2024.109204.
