Stentor coeruleus es un organismo unicelular con habilidades inesperadas
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Un organismo unicelular simple sin cerebro ni neuronas parece capaz de realizar una forma avanzada de aprendizaje.
La forma más simple de aprendizaje, conocida como habituación, consiste en reducir gradualmente la respuesta a un estímulo repetido e inofensivo, como un olor o un ruido. Esto es común en todos los animales e incluso se ha observado en plantas. También se ha demostrado en algunos protistas, que tienen células eucariotas complejas como animales, plantas terrestres y hongos, pero generalmente son organismos unicelulares, incluido el Stentor coeruleus con forma de trompeta y el moho del limo Physarum polycephalum.
Mucho más difícil es aprender a conectar diferentes tipos de estímulos o eventos y predecir que uno está relacionado con otro. Este aprendizaje asociativo se demostró de manera más famosa cuando Ivan Pavlov combinó el sonido de una campana con darle comida a los perros, lo que provocó que los animales salivaran cuando escucharon sonar la campana.
Ahora, Sam Gershman de la Universidad de Harvard y sus colegas han utilizado experimentos de condicionamiento similares para demostrar que Stentor también parece capaz de realizar aprendizaje asociativo.
Estos sorprendentes organismos viven en estanques y nadan utilizando líneas de cilios parecidos a pelos que recorren sus costados. Con hasta 2 milímetros de largo, son gigantes entre la vida unicelular. En un extremo, tienen un ancla llamada sujeción para sujetarse a una superficie, mientras que en el otro está su aparato de alimentación en forma de trompeta.
“Cuando están adheridos, simplemente filtran el alimento. Si se les molesta, rápidamente se contraen formando una esfera. Durante ese tiempo, no pueden alimentarse, por lo que es ecológicamente ventajoso no responder así muy a menudo a menos que sea necesario”, dice Gershman.
Él y sus colegas utilizaron este comportamiento para investigar cuánto puede aprender Stentor. Primero, golpearon fuertemente el fondo de placas de Petri que contenían cultivos de unas pocas docenas de células Stentor. En respuesta, la mayoría de los organismos se contrajeron rápidamente al principio, pero a medida que los golpes continuaron cada 45 segundos, para un total de 60 golpes, cada vez menos Stentor se contrajeron, lo que demuestra que se habían acostumbrado a la señal.
A continuación, los cultivos de Stentor sintieron un golpe débil, en respuesta al cual generalmente se contraen menos organismos, un segundo antes de un golpe fuerte. Los pares de golpecitos se repitieron cada 45 segundos, que es aproximadamente el tiempo que le toma a Stentor desplegarse nuevamente.
Durante 10 pruebas de este proceso, la probabilidad de que los organismos se contrajeran inmediatamente después del golpe débil primero aumentó y luego disminuyó. “Vimos este aumento en el gráfico donde la tasa de contracción inicialmente aumenta antes de bajar. Si simplemente presentas el grifo débil por sí solo, no ves esto”, dice Gershman.
Los investigadores dicen que esto significa que Stentor ha asociado el grifo débil con el grifo más grande, lo que lo convierte en el primer protista conocido que puede dominar el aprendizaje asociativo. “Esto plantea la cuestión de si los organismos aparentemente simples son capaces de aspectos de la cognición que generalmente asociamos con organismos multicelulares con cerebro mucho más complejos”, dice Gershman.
También sugiere un antiguo origen evolutivo del aprendizaje asociativo, cientos de millones de años antes de la aparición de los sistemas nerviosos multicelulares, afirma. Otros rastros de esto todavía pueden verse en la forma en que nuestras neuronas parecen ser capaces de aprender de sus entradas de una manera que no depende de la modificación de las sinapsis o las conexiones entre las neuronas, que es como se cree que funciona la mayor parte del aprendizaje, dice.
“Es fascinante que una sola célula pueda hacer cosas tan complejas que pensábamos que requerían un cerebro, que requerían neuronas, que requerían aprendizaje conductual”, dice Shashank Shekhar de la Universidad Emory en Atlanta, Georgia, quien ha demostrado que Stentor puede agregarse en grupos de vida corta para alimentarse de manera más eficiente.
Piensa que otros organismos unicelulares también pueden ser capaces de realizar aprendizaje asociativo. “Mi intuición es que si está ahí una vez, estará ahí más”, dice.
Si un organismo está aprendiendo, eso significa que de alguna manera debe estar almacenando un recuerdo. Aún no se sabe cómo sucede esto en Stentor, pero Gershman sospecha que se trata de receptores que responden al tacto permitiendo que el calcio fluya hacia la célula, cambiando el voltaje en el interior y provocando que Stentor se contraiga. Sugiere que después de estímulos repetidos, algunos receptores se modifican de alguna manera, actuando como un interruptor molecular para detener la contracción.
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neurociencia /microbiología