Los organismos unicelulares son capaces de aprender asociando estímulos

   MADRID, 16 Sep. (EUROPA PRESS) -

   Los organismos unicelulares son capaces de aprender nuevos comportamientos mediante asociación de estímulos y preservarlos como memoria.

   Este comportamiento se había constatado en diferentes especies animales, desde cefalópodos hasta seres humanos, pero nunca había sido observado en células individuales.

   El hallazgo, liderado por científicos del CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) y que se publica en la revista 'Nature Communications', muestra que las células pueden modificar su comportamiento durante la migración por asociación de estímulos.

   Conocer estos procesos migratorios celulares es crucial, puesto que un error en el control de dichos procesos puede tener consecuencias graves como el retraso mental, el desarrollo de enfermedades cardiovasculares y el cáncer, según señala el CSIC.

   El descubrimiento abre nuevas perspectivas de investigación, reforzando el papel de la epigenética como uno de los principales focos de avance en la investigación biológica, según los responsables del estudio.

   "El condicionamiento asociativo es el principal tipo de aprendizaje mediante el cual los organismos dotados de sistema nervioso central (desde los seres humanos a los cefalópodos) responden eficientemente a los estímulos ambientales", explica Ildefonso Martínez de la Fuente, investigador del CSIC en el Centro de Edafología t Biología Aplicada del Segura (CEBAS) y director del estudio.

   Para demostrar la existencia de un comportamiento condicionado en organismos unicelulares, los investigadores han estudiado dos especies unicelulares (Amoeba proteus y Metamoeba leningradensis) siguiendo el enfoque metodológico experimental que Ivan Pavlov realizó con perros y que recibió el premio Nobel en 1904.

   "Hemos utilizado un campo eléctrico como estímulo condicionado y un péptido quimiotáctico específico como estímulo no condicionado, y a continuación hemos analizado las trayectorias migratorias de más de 700 células individuales bajo diferentes condiciones experimentales --indica el investigador--. Los resultados mostraron inequívocamente que los organismos unicelulares eran capaces de aprender nuevos comportamientos mediante asociación de estímulos".

   En los humanos, la formación de los órganos durante el desarrollo embrionario, la respuesta inmune o la reparación de tejidos, por ejemplo, requieren de movimientos celulares migratorios muy precisos y complejos", explica el científico.

   "Los errores en el control de estos procesos migratorios celulares pueden tener consecuencias graves, como el retraso mental, el desarrollo de enfermedades cardiovasculares y el cáncer. El proceso metastático, por el cual las células cancerígenas abandonan un tumor primario y migran hacia otros órganos para formar tumores secundarios es la principal causa de muerte en los pacientes con cáncer", indica.

   En este sentido, Martínez de la Fuente asegura que el conocimiento de los procesos que controlan dicha migración contribuirá a reducir significativamente la mortalidad asociada a esta enfermedad", augura Martínez de la Fuente.

   "Esta conexión con la medicina aumenta la importancia del hallazgo. Nuestro grupo de investigación, además de proseguir con los experimentos de condicionamiento celular, ya ha encaminado sus investigaciones para buscar aplicaciones en el terreno del cáncer"", añade.

   Estos experimentos pavlovianos tuvieron su origen en análisis físico-matemáticos realizados en redes metabólicas complejas, publicados por el mismo grupo de investigación en 2013, donde utilizando herramientas avanzadas de Mecánica Estadística y técnicas de Inteligencia Artificial, pudieron verificar computacionalmente que las redes metabólicas parecen estar gobernadas por dinámicas de tipo Hopfield, las cuales manifiestan propiedades de memoria asociativa.

   La memoria asociativa hallada en organismos unicelulares es una manifestación de las propiedades emergentes subyacentes a las dinámicas complejas de las redes metabólicas celulares y correspondería por tanto a una memoria celular de tipo epigenético.

   El nuevo hallazgo científico pone de manifiesto una propiedad celular desconocida hasta ahora, de gran trascendencia e importancia biológica.

   Las células continuamente están recibiendo señales, fundamentalmente de naturaleza bioquímica y bioeléctrica, y estos experimentos muestran que los organismos unicelulares son capaces de asociar dichas señales, generando nuevos comportamientos migratorios que pueden ser recordados durante periodos relativamente prolongados.

   La constatación de esta nueva propiedad celular, permitirá comprender muchos procesos que hasta ahora no podían ser explicados con el actual marco conceptual, y abre una nueva perspectiva investigadora para las Ciencias de la Vida.

   En este estudio han participado investigadores pertenecientes a tres institutos del CSIC (CEBAS, de Murcia, Instituto de Parasitología y Biomedicina LópezNeyra, de Granada, e Instituto Biofisika, de Leioa), dos universidades (Universidad del País Vasco y Universidad Ben-Gurion de Israel) y el Hospital Universitario de Cruces perteneciente a la red de Osakidetza/Servicio vasco de salud.