Un comportamiento pavloviano en amebas

Investigación UPV/EHU

Un grupo científico multidisciplinar formado por investigadores pertenecientes a la UPV/EHU y al Hospital Universitario de Cruces, a la Universidad Ben Gurion de Israel y a tres institutos del CSIC (Instituto de Biofisika de Leioa, el Instituto CEBAS de Murcia e Instituto López-Neyra de Granada) y liderado por el Dr. Ildefonso Martínez de la Fuente (profesor de investigación del CSIC) ha demostrado por primera vez la existencia de un comportamiento condicionado de tipo pavloviano en organismos unicelulares.

Siguiendo el enfoque metodológico experimental que Ivan Pavlov realizó con perros, hace más de un siglo, y por el que fue galardonado con el premio Nobel en 1904, estos investigadores han confirmado en dos especies unicelulares distintas (Amoeba proteus y Metamoeba leningradensis) el aprendizaje asociativo celular.

Hasta ahora, el condicionamiento asociativo, el principal tipo de aprendizaje mediante el cual los organismos dotados de sistema nervioso central responden eficientemente a los estímulos ambientales, se ha constatado en diferentes especies animales, desde cefalópodos hasta humanos, pero nunca había sido observado en células individuales.

Para demostrar la existencia de un comportamiento condicionado de tipo pavloviano en organismos unicelulares, los investigadores utilizaron un campo eléctrico como estímulo condicionado y un péptido quimiotáctico específico como estímulo no condicionado y, a continuación, analizaron las trayectorias migratorias de más de 700 células individuales bajo diferentes condiciones experimentales. Los resultados mostraron inequívocamente que los organismos unicelulares eran capaces de aprender nuevos comportamientos mediante asociación de estímulos.

El grupo de investigación ha puesto de manifiesto en sus experimentos que estas células aprenden nuevos comportamientos migratorios, los recuerdan y memorizan durante largos periodos de tiempo (45 minutos en promedio), respecto de su ciclo celular (24 horas, en condiciones óptimas de laboratorio) y posteriormente los olvidan. Nunca hasta ahora se había observado semejantes comportamientos en organismos unicelulares.

La migración celular es un comportamiento sistémico, esencial en el desarrollo y el mantenimiento funcional tanto de las células libres como las de los organismos pluricelulares. En los humanos, la formación de los órganos durante el desarrollo embrionario, la respuesta inmune o la reparación tisular, por ejemplo, requieren de movimientos celulares migratorios muy precisos y complejos. 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. Según miembros del equipo de investigación que participan en este estudio, “el conocimiento de los procesos que controlan dicha migración contribuirá a reducir significativamente la mortalidad asociada a esta enfermedad, por lo que esta conexión con la medicina aumenta aún más si cabe la importancia del hallazgo”.

Referencia:

De la Fuente, Ildefonso M.; Bringas, Carlos; Malaina, Iker; Fedetz, María; Carrasco-Pujante, Jose; Morales, Miguel; Knafo, Shira; Martínez, Luis; Pérez-Samartín, Alberto; López, José I.; Pérez-Yarza, Gorka; Boyano, María Dolores «Evidence of conditioned behavior in amoebae» Nature Communications doi: 10.1038/s41467-019-11677-w

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

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