Los diminutos seres unicelulares no tienen espacio para tener un cerebro que les diga cómo moverse de forma compleja, así que para desplazarse suelen rodar, deslizarse o nadar. Pero los habitantes microscópicos de los estanques, llamados ‘Euplotes eurystomus’, aprendieron a caminar sin cerebro, correteando como los insectos, con sus 14 apéndices.
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Se mueven un poco como las esculturas cinéticas de diseño holandés llamadas Strandbeasts, con conexiones similares a las de un reloj que las hacen pasar por un patrón de estados establecidos que pueden ajustarse en respuesta a su entorno.
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«Los movimientos parecían tener una lógica secuencial. No eran aleatorios. Empezamos a sospechar que había algún tipo de procesamiento de información», afirmó el biofísico Ben Larson, de la Universidad de California en San Francisco (UCSF).
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Estos protozoos —organismos unicelulares con características similares a las de los animales— tienen 14 racimos de cilios que funcionan como patas llamadas cirros. Pueden utilizar estos cirros para nadar y caminar mientras cazan activamente a sus presas.
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«Todo esto comenzó en el curso de 2016 de @MBLPhys durante mi doctorado con @Choano_Lab. Me había dado cuenta de que los bichos depredadores se comían los choanoflagelados que estaba tratando de aislar de las muestras de campo. Conociendo a Wallace como experto en microorganismos locos, entablé una conversación…», escribió Larson en su cuenta de Twitter.
This all started in the 2016 @MBLPhys course during my PhD with @Choano_Lab. I had noticed predatory critters eating the choanoflagellates I was trying to isolate from field samples. Knowing Wallace to be an expert on crazy microorganisms, I struck up a conversation…
2/n pic.twitter.com/R4jRwOAWhQ
— Ben Larson (@BEuplotes) March 1, 2021
Larson y sus colegas capturaron imágenes microscópicas de estos diminutos depredadores para estudiar sus movimientos en cámara lenta. Los investigadores identificaron 32 combinaciones diferentes de movimientos de las patas y descubrieron que ciertas combinaciones eran más propensas a seguirse unas a otras.
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Los cirros están formados por fibras de tubulina, como el resto de las estructuras de andamiaje de la célula (su citoesqueleto). Estas fibras también actúan como estructura de soporte entre los diferentes cirros, por lo que también funcionan como una especie de comunicación mecánica.
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«Euplotes utiliza estas conexiones para facilitar un elaborado movimiento de marcha», explicó el biofísico de la UCSF Wallace Marshall.
El modelado por ordenador reveló que la tensión y el esfuerzo de las fibras dictaban qué patrón de posiciones de los cirros era posible en cada momento. Algunos cirros almacenan tensión en diferentes etapas de la marcha; cuando esa tensión se libera, impulsa a la célula a avanzar hacia el siguiente estado, provocando una transición cíclica entre estos estados, como funciona el muelle dentro de un reloj mecánico para activar todas las demás piezas.
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Cuando los investigadores expusieron a los Euplotes a un fármaco que interrumpe las reacciones sincrónicas de las fibras de tubulina, se desreguló la marcha de la célula, haciendo que los bichos caminaran en círculos inútiles. Su marcha seguía siendo regular, pero ya no estaba coordinada de forma que permitiera un movimiento eficaz. Las conexiones entre los apéndices ya no podían ser puestas en marcha para que la célula siguiera avanzando. Así que, en lugar de cerebros y nervios, estas criaturas unicelulares están controladas por redes de moléculas de señalización.
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«Se trata de un fenómeno biológico realmente fascinante en sí mismo, pero también podría poner de relieve procesos computacionales más generales en otros tipos de células», concluyó Larson.
Esta investigación fue publicada en Current Biology.