Este pequeño y extraño organismo no tiene cerebro ni sistema nervioso; y sin embargo ha resuelto problemas que solo resolverían ciertos animales, demostrando una inteligencia que nos obliga a replantearnos el concepto de cognición.
Physarum polycephalum.
Llamado Physarum polycephalum, esta especie de moho de lodo ha prosperado, más o menos sin cambios, durante mil millones de años en sus hábitats húmedos y en descomposición. Y en la última década ha sorprendido a los científicos que lo estudiaron con su comportamiento.
«Creo que es el mismo tipo de revolución que ocurrió cuando la gente se dio cuenta de que las plantas podían comunicarse entre sí», dice la bióloga Audrey Dussutour del Centro Nacional Francés de Investigación Científica. «Incluso estos pequeños microbios pueden aprender. Te da una dosis de humildad».
P. polycephalum —adorablemente apodado «el amasijo» por Dussutour— no es exactamente raro. Se puede encontrar en ambientes oscuros, húmedos y frescos como la hojarasca en el suelo de un bosque. También es realmente peculiar; aunque lo llamamos «moho», en realidad no es un hongo. Tampoco es un animal o una planta, sino un miembro del reino protista, una especie de grupo general para cualquier cosa que no pueda clasificarse claramente en los otros tres reinos.
Physarum polycephalum. Crédito: Lebrac.
Comienza su vida como muchas células individuales, cada una con un solo núcleo. Luego, se fusionan para formar el plasmodio, la etapa de la vida vegetativa en la que el organismo se alimenta y crece.
De esta forma, desplegándose en ramificaciones para buscar alimento y explorar su entorno, sigue siendo una sola célula, pero contiene millones o incluso miles de millones de núcleos nadando en el líquido citoplasmático confinado dentro de la membrana de color amarillo brillante.
Cognición sin cerebro
Como todos los organismos, P. polycephalum necesita poder tomar decisiones sobre su entorno. Necesita buscar comida y evitar el peligro. Necesita encontrar las condiciones ideales para su ciclo reproductivo. Y aquí es donde nuestro pequeño amigo amarillo se pone realmente interesante. El amasijo no tiene un sistema nervioso central. Ni siquiera tiene tejidos especializados.
Sin embargo, puede resolver acertijos complejos, como laberintos, y recordar sustancias nuevas. El tipo de tareas que solíamos pensar que solo los animales podían realizar.
«Estamos hablando de cognición sin cerebro, obviamente, pero también sin ninguna neurona. Así que los mecanismos subyacentes, todo el marco arquitectónico de cómo trata la información es totalmente diferente a la forma en que funciona tu cerebro», explica el biólogo Chris Reid de la Universidad Macquarie en Australia.
P. polycephalum en su hábitat natural. (Kay Dee / iNaturalist, CC BY-NC).
«Al proporcionarle los mismos desafíos de resolución de problemas que tradicionalmente les hemos dado a los animales con cerebro, podemos comenzar a ver cómo este sistema fundamentalmente diferente podría llegar al mismo resultado. Es donde queda claro que para muchas de estas cosas —que siempre pensamos que requerían un cerebro o algún tipo de sistema de procesamiento de información superior—, eso no siempre es necesario».
P. polycephalum es bien conocido por la ciencia. Hace décadas, fue, como explica el físico Hans-Günther Döbereiner de la Universidad de Bremen en Alemania, el «caballo de batalla de la biología celular». Fue fácil de clonar, mantener y estudiar.
Sin embargo, a medida que evolucionaron nuestros conjuntos de herramientas de análisis genético, organismos como ratones o líneas celulares como las HeLa tomaron su lugar, y el P. polycephalum quedó en el olvido.
Lleno de sorpresas
En 2000, el biólogo Toshiyuki Nakagaki de RIKEN en Japón sacó a la pequeña bestia de su retiro, y no para la biología celular. Su artículo, publicado en Nature, llevaba el título Resolución de laberintos por un organismo ameboide, y eso es exactamente lo que había hecho P. polycephalum. Nakagaki y su equipo habían colocado un trozo de plasmodio en el extremo de un laberinto, y una recompensa de comida (avena, porque P. polycephalum ama las bacterias de la avena) en el otro, y observaron lo que sucedía.
Los resultados fueron asombrosos. Este pequeño y extraño organismo acelular logró encontrar la ruta más rápida a través de todos los laberintos que se le presentaban.
«Eso desencadenó una ola de investigación sobre con qué otros tipos de escenarios más difíciles podemos probar el moho de lodo», dice Reid.
«Prácticamente todos han sido asombrosos de una forma u otra, y han sorprendido a los investigadores por cómo se comportó realmente el moho de limo. También expuso algunas limitaciones. Pero sobre todo, ha sido un viaje de revelación sobre cómo esta simple criatura puede realizar tareas que siempre se ha dado y se ha pensado que son el dominio de los organismos superiores».
Nakagaki recreó el metro de Tokio, con los nodos de la estación marcados con avena; P. polycephalum lo recreó casi exactamente, excepto que la versión del moho era más resistente a los daños, en la que si un enlace se cortaba, el resto de la red podía continuar.
Otro equipo de investigadores descubrió que el protista podía resolver de manera eficiente el problema del viajante, una tarea matemática exponencialmente compleja que los programadores usan habitualmente para probar algoritmos.
Saber es recordar
A principios de este año, un equipo de investigadores descubrió que P. polycephalum puede «recordar» dónde ha encontrado alimentos anteriormente basándose en la estructura de las venas en esa área. Esto siguió a una investigación previa de Dussutour y sus colegas, quienes descubrieron que los amasijos podían aprender y recordar sustancias que no les gustaban y comunicar esa información a otras masas de moho una vez que se fusionaban.
«Todavía me sorprende lo complejos que son, en cierto modo, porque siempre te sorprenden en un experimento, nunca harían exactamente lo que eliges hacer», dice Dussutour.
En un caso, su equipo estaba probando un medio de crecimiento utilizado para células de mamíferos y quería ver si al limo le gustaría.
«Lo odiaba. Comenzó a construir esta extraña estructura tridimensional para poder ir a la cabeza y escapar. Y yo estaba como, ‘Dios mío, este organismo’».
Una red de procesamiento
Aunque técnicamente es un organismo unicelular, P. polycephalum se considera una red que exhibe un comportamiento colectivo. Cada parte del amasijo de lodo funciona de forma independiente y comparte información con sus secciones vecinas, sin un procesamiento centralizado.
Las estructuras que forma el P. polycephalum también han sido comparadas con las redes y filamentos cósmicos que unen galaxias. Crédito: NASA, ESA y J. Burchett y O. Elek (UC Santa Cruz).
«Supongo que la analogía sería neuronas en un cerebro», dice Reid. «Tienes este cerebro que está compuesto por muchas neuronas, es lo mismo para este moho».
Esa analogía cerebral es realmente intrigante, y no sería la primera vez que se compara P. polycephalum con una red de neuronas. La topología y la estructura de las redes cerebrales y las masas de moho de lodo son muy similares, y ambos sistemas exhiben oscilaciones.
Physarym polycephalum, "The blob"
Network emergence
Oscillation waves#blob pic.twitter.com/kJUhH0w05a— Audrey Dussutour (@Docteur_Drey) April 3, 2021
No está del todo claro cómo se propaga y comparte la información, pero sí sabemos que las venas de P. polycephalum se contraen para actuar como una bomba peristáltica, empujando el líquido citoplasmático de una sección a otra. Y las oscilaciones en este fluido parecen coincidir con encuentros con estímulos externos.
P. polycephalum creciendo en un modelo de tamaño natural de un cráneo humano. (Andrew Adamatzky, Vida artificial, 2015).
«Se cree que estas oscilaciones transmiten información, procesan información, por la forma en que interactúan y realmente producen el comportamiento al mismo tiempo», señala Döbereiner, quien recientemente publicó un artículo que demuestra que estas oscilaciones son extraordinariamente similares a aquellas que se ven en un cerebro —solo que en un sistema hidrodinámico en lugar de uno de señales eléctricas—.
Redefiniendo la cognición
Por muy emocionantes que puedan parecer sus aventuras, cualquier investigador que trabaje con él le dirá que P. polycephalum no es, en sí mismo, un cerebro. No es capaz de un procesamiento de alto nivel o de un razonamiento abstracto, por lo que sabemos.
Tampoco es probable que, por intrigante que parezca la noción, se convierta en algo parecido a un cerebro. El organismo ha tenido mil millones de años para hacerlo y no muestra signos de ir en esa dirección (aunque si a algún escritor de ciencia ficción le gusta la idea, no dude en seguirla).
En términos de biología general, el moho del limo es extremadamente simple. Y por ese mismo hecho, está cambiando la forma en que entendemos la resolución de problemas.
Al igual que otros organismos, necesita alimento, necesita navegar por su entorno y necesita un lugar seguro para crecer y reproducirse. Estos problemas pueden ser complejos y, empero, P. polycephalum puede resolverlos con su arquitectura cognitiva extremadamente limitada. Lo hace a su manera simple y con sus propias limitaciones, dice Reid, «pero eso en sí mismo es una de las cosas hermosas del sistema».
En cierto sentido, nos deja con un organismo, una masa viscosa y amante de la humedad, cuya cognición es fundamentalmente diferente a la nuestra. Y, al igual que el metro de Tokio, eso puede enseñarnos nuevas formas de resolver nuestros propios problemas.
«Realmente, nos está enseñando sobre la naturaleza de la inteligencia, desafiando ciertos puntos de vista y básicamente ampliando el concepto. Y nos obliga a desafiar estas creencias antropocéntricas arraigadas de que somos únicos y capaces de mucho más que otras criaturas», concluye Reid.
Fuente: ScienceAlert. Edición: MP.
El comportamiento de este extraño moho está redefiniendo nuestra comprensión de la inteligencia