Durante años, la capacidad de aprendizaje y adaptación se ha considerado exclusiva de los organismos dotados de cerebro y sistema nervioso. Sin embargo, una nueva investigación de científicos y científicas del Centro de Regulación Genómica (CRG) y del Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida (MELIS-UPF) de Barcelona, junto con la Facultad de Medicina de Harvard, cuestiona esta suposición, demostrando que incluso los organismos unicelulares y las células individuales de mamíferos pueden mostrar una forma básica de aprendizaje, lo que llamamos habituación.
La habituación se produce cuando nuestra respuesta a un estímulo disminuye gradualmente a medida que el estímulo se repite. Por ejemplo, cuando dejamos de notar el tic-tac de un reloj con el paso del tiempo. Este fenómeno se ha estudiado mucho en animales y se creía que requería sistemas neuronales complejos, a menudo pasando por alto algunas pruebas de que las células individuales mostraban comportamientos similares.
«Que las células individuales aprendan significaría que sus redes moleculares internas realizan de algún modo funciones como las que llevan a cabo las redes de neuronas en el cerebro. Queríamos explorar cómo podrían hacerlo», afirma Rosa Martínez Corral, coautora del estudio e investigadora en el Barcelona Collaboratorium, una iniciativa conjunta del CRG y el Laboratorio Europeo de Biología Molecular de Barcelona (EMBL Barcelona).
«Diseccionando» un minúsculo organismo unicelular
Los equipos se centraron en el ciliado Stentor roeselii, un organismo unicelular con forma de «trompeta». Pero en lugar de observar las células en una placa de Petri, utilizaron modelos informáticos y ecuaciones matemáticas para analizar cómo procesan las células los estímulos.
Los investigadores descubrieron que existían dos tipos de «almacenamiento de memoria» en las redes utilizadas por las células para afinar sus respuestas a los estímulos: ciertas reacciones bioquímicas se producían más rápido que otras, lo que permitía a las células reaccionar inmediatamente y a la vez almacenar información similar a la memoria para futuras respuestas. Este mecanismo de «separación temporal» refleja aspectos del aprendizaje y la memoria de los organismos multicelulares.
Las implicaciones de estos hallazgos son profundas. El descubrimiento de que las células pueden «aprender» podría tener aplicaciones prácticas en medicina, sobre todo para entender cómo las células cancerosas resisten la quimioterapia o cómo las bacterias desarrollan resistencia a los antibióticos. En estos casos, las células parecen adaptarse a su entorno y «recordarlo», lo que plantea dificultades para el tratamiento.
Además, el hecho de que células individuales puedan mostrar este comportamiento de aprendizaje, ligado a su relativa simplicidad a nivel biomolecular, podría facilitar nuestro estudio y comprensión de los mecanismos de la memoria y el aprendizaje.
Lina Eckert, Maria Sol Vidal-Saez, Ziyuan Zhao, Jordi Garcia-Ojalvo, Rosa Martinez-Corral, Jeremy Gunawardena. Biochemically plausible models of habituation for single-cell learning. 2024, Current Biology 34, 1–13. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.10.041
