Un moho mucilaginoso, organismo unicelular sin cerebro, parece capaz de aprender, recordar y tomar decisiones

Hace 16 años, un organismo unicelular sin cerebro nos dejó boquiabiertos a los humanos. Y sigue fascinando y sorprendiendo a los investigadores hasta el día de hoy.

Los científicos sabían que algunos mohos mucilaginosos de la especie Physarum polycephalum consisten en una célula gigante y pulsante que cambia de forma constantemente mientras se mueve y se ramifica para acceder a alimentos y evitar cosas desagradables como la sal o la luz.

Pero fue necesario un experimento realizado en 2010 por el biólogo japonés Toshiyuki Nakagaki, de la Universidad de Hokkaido, para revelar la profundidad de su sofisticación.

Cuando Nakagaki colocó los copos de avena que le gustan al Physarum en un patrón que imitaba las ciudades que rodean Tokio, las ramificaciones del moho mucilaginoso reprodujeron casi exactamente las eficientes conexiones de transporte entre ellas que los humanos habían tardado años en desarrollar.

Para Karen Alim, una física teórica que en ese momento comenzaba un proyecto posdoctoral en la Universidad de Harvard, ese estudio fue una revelación.

Así que Alim y sus colegas cultivaron Physarum en una sustancia gelatinosa llamada agar y observaron y registraron cuidadosamente su comportamiento bajo el microscopio. Midieron la fuerza y la dirección del flujo de fluido en su red de tubos.

¿El resultado?

A través de estudios como este, tal y como relata Alim en el Annual Review of Condensed Matter Physics, se ha convencido de que el flujo de fluidos puede ser una forma de transmitir información, y está trabajando para comprender los mecanismos subyacentes.

Mientras tanto, otros investigadores continúan descubriendo nuevos e intrigantes comportamientos en el Physarum, una criatura que parece capaz de aprender, recordar y tomar decisiones —todo ello sin un cerebro—.

El flujo de la memoria

Aunque el Physarum es un organismo unicelular, el gran cuerpo que forma a menudo se puede ver fácilmente a simple vista, ya que crece hasta más de 30 centímetros de diámetro en condiciones favorables.

Parece una masa central de la que emana una red de tubos similares a venas: tubos más grandes, y luego tubos más pequeños que se ramifican a partir de ellos. Dentro de esos tubos, el fluido citoplasmático fluye rítmicamente de un lado a otro, suministrando a todas las partes de la célula lo que necesitan.

En la naturaleza, el moho mucilaginoso se encuentra en lugares húmedos y oscuros, como el suelo de los bosques y los troncos en descomposición.

Cada vez que el Physarum encuentra algo comestible, la pared exterior de los tubos cercanos al alimento se ablanda. Como resultado, debido a la presión del fluido en constante movimiento dentro de sus tubos, esa parte del cuerpo se extiende como un abanico.

Este abanico se transforma lentamente en una red de tubos aún más pequeños. Bajo el microscopio, esto parece una red deltaica de limo amarillo que alimenta los tubos más grandes del cuerpo del Physarum.

¿Cómo ocurre esto?

Alim, que ahora trabaja en la Universidad Técnica de Múnich, en Alemania, descubrió que el encuentro con el alimento provoca un aumento del flujo de líquido local dentro de los tubos.

Esto ejerce una mayor fuerza de cizallamiento sobre las paredes de los tubos. Las paredes de esa zona se vuelven más delgadas, lo que permite que los tubos se expandan.

Lo contrario ocurre cuando el Physarum se encuentra con algo desagradable, como la sal o la luz, de lo que quiere alejarse. En respuesta a un repelente, las paredes de los tubos se endurecen y se contraen, lo que redirige el flujo de líquido a otra parte.

Más recientemente, Alim y sus colegas descubrieron qué es lo que crea una red de tubos tan eficiente como las conexiones de transporte de Tokio. Esto está relacionado con algo crucial sobre el flujo de fluidos en el cuerpo del Physarum: las paredes de los tubos responden a los cambios en el flujo con cierto retraso.

El resultado, según descubrió Alim, es que los tubos mejor posicionados crecerán cada vez más y recibirán más y más flujo, mientras que otros desaparecerán y, por lo tanto, con el tiempo se formará una red de conexiones supereficiente.

Sal y limo

El hallazgo recuerda a un estudio de Audrey Dussutour, una bióloga que trabaja con la misma especie, ahora en el Centro Nacional de Investigación Científica de Francia. En 2019, Dussutour reportó algo interesante: tras varios intentos, Physarum tardó menos tiempo en cruzar una desagradable mancha salada dentro de su plato mientras se desplazaba hacia una fuente de alimento, lo que implica algún tipo de aprendizaje.

El efecto se mantuvo incluso después de que el moho mucilaginoso pasara un tiempo en el estado de letargo que adopta en condiciones de estrés.

Dado que el moho mucilaginoso absorbió y retuvo algo de sal, es posible que esto redujera el impacto de volver a encontrarla y le permitiera moverse más rápido, afirma Dussutour.

Así que, en un experimento reciente, aún sin publicar, utilizó la luz como repelente. El Physarum siguió reduciendo su tiempo de desplazamiento con exposiciones repetidas, a pesar de que la luz no se retiene de la misma manera que la sal.

Los mohos mucilaginosos más viejos se vuelven muy lentos y frágiles, añade.

Para comprender mejor los misteriosos comportamientos de los mohos mucilaginosos, sería muy útil averiguar qué es lo que hacen exactamente en la naturaleza, afirma la ecóloga conductual Tanya Latty, de la Universidad de Sídney.

“Casi todo lo que sabemos sobre su comportamiento se basa en experimentos realizados en un laboratorio”, afirma —experimentos que se centran en las formas grandes y multinucleadas de estas criaturas, y no en el estado ameboide microscópico y mononucleado en el que pasan la mayor parte de su vida—.

Este artículo apareció originalmente en Knowable en Español, una publicación sin ánimo de lucro dedicada a poner el conocimiento científico al alcance de todos. Suscríbase al boletín de Knowable en Español.