Un recuerdo sin cerebro

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 alimentos 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.
Su cuerpo es una única célula gigante formada por tubos interconectados que forman redes intrincadas. Esta única célula parecida a una ameba puede extenderse varios centímetros o incluso metros, y figura como la célula más grande de la tierra en el Libro Guinness de los Récords Mundiales.

Toma de decisiones en los niveles más básicos de la vida
Las sorprendentes habilidades del molde de limo para resolver problemas complejos, como encontrar el camino más corto a través de un laberinto, le valieron el atributo de "inteligente". Intrigó a la comunidad de investigadores y generó preguntas sobre la toma de decisiones en los niveles más básicos de la vida.
La capacidad de toma de decisiones de Physarum es especialmente fascinante dado que su red tubular se reorganiza constantemente rápidamente, creciendo y desintegrando sus tubos, mientras que carece por completo de un centro de organización.
Los investigadores descubrieron que el organismo teje los recuerdos de los encuentros con los alimentos directamente en la arquitectura del cuerpo en forma de red y utiliza la información almacenada para tomar decisiones futuras.
La arquitectura de la red como memoria del pasado
"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 del MPI-DS 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 huella distintiva de una fuente de alimento en el patrón de tubos más gruesos y delgados de la red mucho después de la alimentación.
"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 incrustados en la jerarquía de los diámetros de los tubos, específicamente en la disposición de los tubos gruesos y delgados en la red".
"Para el producto químico suavizante que ahora se transporta, los tubos gruesos de la red actúan como autopistas en las redes de tráfico, lo que permite un transporte rápido por todo el organismo", añade 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. Visualizamos aplicaciones potenciales de nuestros hallazgos en el diseño de materiales inteligentes y la construcción de robots blandos que navegan a través de entornos complejos. ", concluye Karen Alim.