La idea de que seres vivos carentes de cerebro puedan aprender y retener información parece contraintuitiva. Sin embargo, un estudio reciente de la Universidad Carnegie Mellon, publicado en
PRX Life, demuestra que las bacterias Escherichia coli son capaces de conservar datos sobre su pasado y ajustar su crecimiento en consecuencia.
Este descubrimiento cuestiona la visión clásica según la cual su comportamiento solo depende de las condiciones del momento, y abre vías sobre la forma en que debemos abordar las infecciones.
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Un experimento permitió a los investigadores seguir bacterias individuales. Alternando rápidamente entre nutrientes ricos y pobres, midieron el crecimiento de cada bacteria en tiempo real. Los resultados indican que las bacterias no reaccionan todas de la misma manera: las expuestas a cambios frecuentes se adaptan más rápido que las criadas en un entorno estable.
El elemento clave de esta adaptación reside en la memoria de las frecuencias ambientales. Las bacterias distinguen ciclos rápidos o lentos de nutrientes, un nivel de memorización más avanzado de lo que se había demostrado anteriormente. Para Josiah Kratz, primer autor del estudio, esto significa que las bacterias pueden discriminar entre diferentes frecuencias y ajustar su comportamiento en función de su historia.
La transmisión de estos recuerdos se produce a través de las generaciones bacterianas. En E. coli, una generación dura entre 30 minutos y una hora. Las proteínas producidas durante un estrés, como una carencia de nutrientes, son heredadas por sus descendientes hasta dos generaciones. Así, una bacteria que nunca ha experimentado hambre puede comportarse de manera diferente si su abuela sufrió ese estrés. Las moléculas heredadas permiten a los descendientes conservar información sobre entornos que no han vivido directamente.
Fangwei Si forma parte del equipo de investigadores que descubrió que las bacterias pueden aprender de sus experiencias pasadas.
Crédito: Carnegie Mellon University
Las implicaciones para la salud humana son considerables. Hasta ahora, se suponía que la respuesta de las bacterias a los antibióticos dependía únicamente del tipo y la concentración del medicamento. Pero si las bacterias conservan la memoria de estrés anteriores — como una exposición a temperaturas elevadas o a dosis de antibióticos — su reacción a un tratamiento podría ser diferente. Los clínicos quizás deban tener en cuenta la historia ambiental de los microbios para optimizar las terapias.
Otro aspecto sorprendente de esta investigación es el vínculo con la inteligencia artificial. Al desarrollar un modelo matemático de los procesos celulares, los investigadores descubrieron que la forma en que la bacteria procesa la información corresponde a una arquitectura utilizada en el aprendizaje automático. Josiah Kratz indica que la biología y la IA parecen haber convergido hacia una estrategia similar. Esto sugiere que el aprendizaje puede surgir de simples reacciones químicas dentro de una célula única, sin sistema nervioso.
Los trabajos futuros deberían explorar si este comportamiento se extiende a otros estreses, como los antibióticos, y a otras especies bacterianas. Los investigadores creen que este fenómeno probablemente está extendido en el mundo microbiano. Comprender cómo las bacterias se adaptan a las fluctuaciones constantes de su entorno — ya sea en el intestino humano, el suelo o las plantas — es importante para desentrañar los mecanismos de la vida a escala microscópica.