By: LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MÚNICH (TUM)
Physarum polycephalum consta de una sola célula biológica.
La microinyección permite marcar el flujo en Physarum en color.
Crédito: Bjoern Kscheschinski / MPIDS
Cómo un moho de limo unicelular toma decisiones inteligentes sin un sistema nervioso central.
Tener un recuerdo de eventos pasados nos permite tomar decisiones más inteligentes sobre el futuro. Investigadores del Instituto Max-Planck de Dinámica y Autoorganización (MPI-DS) y la Universidad Técnica de Múnich (TUM) ahora han identificado cómo el moho de lodo Physarum polycephalum guarda recuerdos, aunque no tiene sistema nervioso.
La capacidad de almacenar y recuperar información le da a un organismo una clara ventaja a la hora de buscar comida o evitar ambientes dañinos. Tradicionalmente se ha atribuido a organismos que tienen sistema nervioso.
Un nuevo estudio escrito por Mirna Kramar (MPI-DS) y la profesora Karen Alim (TUM y MPI-DS) desafía este punto de vista al descubrir las sorprendentes capacidades de un organismo unicelular altamente dinámico para almacenar y recuperar información sobre su entorno.
Ventana al pasado
El moho del limo Physarum polycephalum ha desconcertado a los investigadores durante muchas décadas. Este organismo único, que existe en la encrucijada entre los reinos de los animales, las plantas y los hongos, proporciona información sobre la historia evolutiva temprana de los eucariotas, a la que también pertenecen los humanos.
Crédito: Bilderfest / TUM
Su cuerpo es una única célula gigante formada por tubos interconectados que forman redes intrincadas. Esta única célula parecida a una ameba puede estirarse varios centímetros o incluso metros, y figura como la célula más grande de la tierra en el Libro Guinness de los Récords Mundiales.
La arquitectura de la red como memoria
“Es muy emocionante cuando un proyecto se desarrolla a partir de una simple observación experimental”, dice Karen Alim, jefa del grupo de Física Biológica y Morfogénesis en el MPI-DS en Gotinga y profesora de Teoría de Redes Biológicas en la Universidad Técnica de Munich.
Cuando los investigadores siguieron el proceso de migración y alimentación del organismo y observaron una marca distintiva de una fuente de alimento en el patrón de tubos más gruesos y delgados de la red mucho después de la alimentación.
Debido a su ingeniosa capacidad para adaptar su red tubular a un entorno cambiante, se le ha llamado “inteligente”.
Los investigadores de TUM y MPI-DS ahora han descubierto cómo almacena información, incluso sin tener un sistema nervioso o un cerebro.
Crédito: Nico Schramma / MPI-DS
“Dada la reorganización de la red altamente dinámica de P. polycephalum, la persistencia de esta huella dio lugar a la idea de que la arquitectura de la red en sí misma podría servir como memoria del pasado”, dice Karen Alim. Sin embargo, primero necesitaban explicar el mecanismo detrás de la formación de la huella.
Las decisiones se guían por los recuerdos
Para ello, los investigadores combinaron observaciones microscópicas de la adaptación de la red tubular con modelos teóricos. Un encuentro con la comida desencadena la liberación de una sustancia química que viaja desde el lugar donde se encontró la comida en todo el organismo y ablanda los tubos de la red, haciendo que todo el organismo reoriente su migración hacia la comida.
“El ablandamiento gradual es donde entran en juego las huellas existentes de fuentes de alimentos anteriores y donde se almacena y recupera la información”, dice la primera autora Mirna Kramar. “Los eventos de alimentación pasados están integrados en la jerarquía de los diámetros de los tubos, específicamente en la disposición de los tubos gruesos y delgados en la red”.
“Para el ablandamiento químico que ahora se transporta, los tubos gruesos de la red actúan como autopistas en las redes de tráfico, lo que permite un transporte rápido a través de todo el organismo”, agrega Mirna Kramar. “Los encuentros anteriores impresos en la arquitectura de la red influyen en la decisión sobre la dirección futura de la migración”.
Diseño basado en principios universales
“Dada la simplicidad de esta red viviente, la capacidad de Physarum para formar recuerdos es intrigante. Es notable que el organismo se base en un mecanismo tan simple y, sin embargo, lo controle de una manera tan afinada ”, dice Karen Alim.
“Estos resultados presentan una pieza importante del rompecabezas para comprender el comportamiento de este organismo ancestral y, al mismo tiempo, apuntan a principios universales subyacentes al comportamiento. Prevemos aplicaciones potenciales de nuestros hallazgos en el diseño de materiales inteligentes y la construcción de robots blandos que naveguen a través de entornos complejos ”, concluye Karen Alim.
