Inteligencia microbiana

02/07/2009La gran mayoría de las especies de la Tierra son unicelulares. La mayoría de estas permanecen en la oscuridad, muchas ni siquiera han sido nombradas, pero algunas de las relativamente pocas especies que han sido estudiadas presentan notables habilidades.

Habilidades físicas: algunos microorganismos son increíblemente fuertes, otros pueden hibernar durante cientos de miles de años o prosperar en ambientes tan extremos, que matarían a la mayoría de otras formas de vida en un instante.

Sin embargo, muchas protistas y bacterias, también presentan un comportamiento que denota inteligencia. Este comportamiento no es el resultado de un pensamiento consciente, del tipo que encontramos en los humanos y otros animales complejos, porque los organismos unicelulares no tienen sistema nervioso, ni qué decir de cerebros.

Una mejor explicación es que tienen "ordenadores biológicos", con mecanismos internos que pueden procesar la información. Aquí están algunos de los ejemplos más notables de este comportamiento "inteligente".

Comunicación

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Las bacterias se hablan unas a otras por medio de productos químicos. Lo hacen por una serie de razones, algunas de ellas difíciles de entender a menos que seas una bacteria (o un bacteriólogo dedicado), pero uno de estos sencillos mecanismos lo demuestra la Bacillus subtilis.

Si los individuos de B. subtilis están creciendo en un área pobre de alimentos, liberan entonces unas sustancias químicas en su entorno. Básicamente, dicen a sus vecinos: "No hay mucho alimento aquí, fuera de aquí o pasa hambre".

En respuesta a estos mensajes químicos, las otras bacterias se van más lejos, cambiando completamente la forma de la colonia.

La toma de decisiones

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Muchos organismos unicelulares pueden terminar como muchas otras bacterias de su propia especie que se encuentran en sus cercanías, una habilidad conocida como "quorum sensing".

Cada bacteria libera una pequeña cantidad de una sustancia química en su entorno, un producto químico que pueden detectar a través de receptores en su pared externa. Si hay muchas otras bacterias a su alrededor, todas liberan el mismo producto químico, los niveles pueden llegar a un punto crítico y provocar un cambio de comportamiento.

Las bacterias patógenas (causantes de enfermedades), utilizan con frecuencia el quórum sensing para decidir el momento de lanzar un ataque contra su anfitrión. Una vez que han acumulado el número suficiente para abrumar al sistema inmunológico, entonces colectivamente lanzan un asalto al cuerpo. Bloqueando sus señales puede prepararnos de una forma de defendernos.

La vida en la ciudad

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Las bacterias no sólo pueden ser locuaces y cooperativas, sino que también forman comunidades. Cuando lo hacen, el resultado es una biopelícula, más conocida como la delgada capa de limo que cubre los interiores de las tuberías de agua, o las superficies de cocina en las residencias de estudiantes. También se encuentran en refugios biológicos, como el interior del sistema digestivo humano y en cualquier lugar, de hecho, donde haya mucha agua.

Muchas especies distintas viven en un lado u otro de estas "ciudades bacterianas", masticando los desperdicios de otros, cooperando para aprovechar las fuentes de alimentos, y salvaguardándose unos a otros frente a las amenazas externas, como los antibióticos.

Mutación acelerada

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Muchos microbios pueden acelerar el ritmo en que sus genes mutan. Esto les permite obtener nuevas habilidades que les ayuda cuando las condiciones se ponen difíciles. Esta es una estrategia arriesgada, ya que muchas de las nuevas mutaciones pueden ser nocivas e incluso mortales, en efecto, es el último recurso cuando queda poco por perder.

Los ejemplos son legión: La escherichia coli muta más rápidamente cuando está bajo estrés (Science, DOI: 10.1126/science.1082240), y la levadura también se ha demostrado que realiza el mismo truco (Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, DOI: 10.1080/10409230701507773) .

Durante los primeros años de la década de 1990, los investigadores sugirieron que las bacterias podrían tener una forma de "elegir" las mutaciones particularmente útiles. Esta idea de la mutación dirigida fue extremadamente controvertida, y en 2001, las pruebas se amontonaban en su contra (Nature Reviews Genetics, DOI: 10.1038/35080556).

La navegación

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Es de común conocimiento que muchos animales pueden navegar a través de grandes distancias, las abejas y las aves migratorias se encuentran entre los ejemplos más conocidos. Pero los microbios son también muy buenos en eso.

Las algas unicelulares, llamadas colectivamente Chlamydomonas, nadan hacia la luz, pero sólo si es de una longitud de onda que puedan utilizar para la fotosíntesis.

Del mismo modo, algunas bacterias se mover de acuerdo a la presencia de sustancias químicas en su medio ambiente, un comportamiento llamado quimiotaxis. Las Echerichia coli, por ejemplo, se mueven como tiburones siguiendo un rastro de sangre, si algunas moléculas de alimentos se reducen en su entorno.

Otro grupo de bacterias se adhieren al campo magnético de la Tierra, lo que les permite direccopnarse al norte o al sur (Science, DOI: 10.1126/science.170679). Conocidas como bacterias magnetotácticas, su especial capacidad viene determinada por unos orgánulos especializados cargados con cristales magnéticos.

Pero tal vez, la más notable hazaña de navegación microbiana, se realiza por la Physarum polycephalum del limo. Esta colonia de organismos similares a las amebas, siempre encuentran el camino más corto a través de un laberinto.

Aprendizaje y memoria

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Cuando la ameba Dictyosteliida busca alimentos en la superficie de una placa de Petri, lo hace en turnos frecuentes. Pero no lo hace totalmente al azar.

Busca hacia la derecha, y vuelta hacia la izquierda, en turnos alternativos. En cierto modo, "recuerda" cuál es la dirección de última vez. El esperma humano tiene la misma capacidad.

La Echerichia coli todavía es mejor. Esta bacteria, dedica parte de su ciclo de vida a viajar por el sistema digestivo humano, encontrando diferentes ambientes allá por donde va. En el curso de su viaje, se encuentra la lactosa antes de que se encuentre relacionada con el azúcar, la maltosa. En su primera degustación de la lactosa, se activa la maquinaria bioquímica para digerirla, pero también se activa, en parte, los mecanismos de la maltosa, de modo que estará lista para una fiesta tan pronto como la alcance.

Para demostrarlo, los investigadores de la Universidad de Tel Aviv alimentaron una E. coli durante varios meses con lactosa, pero sin maltosa. Descubrieron que las bacterias gradualmente cambiaron su comportamiento, de manera que ya no se molestaban en cambiar el sistema para digerir maltosa (Nature, DOI: 10.1038/nature08112).

Es notable que, a pesar de estos comportamientos, probablemente no hayamos hecho más que arañar la superficie de lo que los organismos unicelulares pueden hacer. Con tantas formas de vida microbiana todavía completamente desconocidas para la ciencia, debe de haber muchas más sorpresas esperando.

- Publicado en NewScientist, el 30/06/09 por Michael Marshall