LUCA, el ancestro común de todos los seres vivos en la Tierra, transmitió a sus descendientes rasgos de supervivencia bajo forma de genes. Algunos de sus hijos, probablemente los más grandes, no lograron persistir, pero un grupo sí lo hizo. Hace 3.500 millones de años surgieron las bacterias, que hoy son el tipo de organismo más abundante del planeta.
Las células bacterianas, ya sea que vivan en un jardín, en las profundidades de un mar caliente, en la Antártida, en un estanque lodoso, en el desierto, en el baño de la estación Grand Central o como toxinas o probióticos en nuestro colon, deben cumplir muchas de las mismas tareas esenciales que los humanos para mantenerse vivas y saludables: evitar peligros, detectar y absorber nutrientes y fuentes de energía, y mantener equilibrados los niveles de fluidos y electrolitos.
Y, al igual que nosotros, para sobrevivir deben reproducirse. Cumplen con sus necesidades de supervivencia interactuando con el entorno mediante comportamientos simples pero eficaces.
Una célula, todas las funciones
Al estar todo el organismo contenido en una única célula, las bacterias no poseen órganos sensoriales, músculos ni un sistema nervioso que coordine la percepción y el movimiento. Una sola célula actúa por sí misma.
Muchas bacterias son móviles y emplean su movimiento caótico constante para sobrevivir. Lo hacen gracias a motores moleculares que giran unas proyecciones fibrosas llamadas flagelos. Utilizan dos modos de desplazamiento: "nadar" y "cambiar de dirección" (tumbling). Cuando todos los flagelos giran en sentido antihorario, la bacteria avanza en línea recta; cuando giran en sentido horario, la célula se revuelve y cambia de rumbo.
La movilidad tiene ventajas y costes. Requiere flagelos, y el movimiento de los flagelos consume gran parte de la energía diaria de la bacteria. Sin embargo, la capacidad de desplazarse brinda más oportunidades para encontrar alimento y evadir peligros. Los movimientos básicos de las bacterias se denominan táxis: respuestas orientadas hacia sustancias beneficiosas (atractantes) y en sentido opuesto a compuestos dañinos (repelentes). Los táxis solo se observan en organismos móviles, a diferencia de los tropismos de plantas estacionarias, donde solo la parte del organismo (raíz, tallo, hoja) cambia de dirección.
Los táxis se inician al detectar atractantes o repelentes mediante receptores. Algunos receptores perciben la concentración química del entorno (quimiorreceptores), otros la luz (fotoreceptores). El comportamiento guiado por compuestos químicos se llama quimiotaxis, y el guiado por luz, fototaxis.
El "tumbling" depende de la situación inmediata: al detectar un atractante, la bacteria reduce los giros y sigue nadando hacia la fuente; al percibir un repelente, aumenta los giros, cambiando de dirección y retrocediendo. La frecuencia de nado o revuelta está modulada por señales moleculares enviadas por los receptores, cuya intensidad depende de la concentración del estímulo (químico o luminoso).
Control del agua y los electrolitos
Las bacterias también deben mantener un volumen adecuado de líquido para no reventar ni colapsar. Demasiada agua hace que la célula explote; muy poca, que implosione. Este equilibrio se logra mediante interacciones complejas entre electrolitos (sales como sodio y potasio) y agua. Si la concentración de sales es mayor fuera de la célula, el agua sale, evitando la ruptura; si la concentración interna es alta, el agua entra, evitando el colapso.
En los animales ocurre un proceso similar: cuando nuestras células tienen exceso de sal, bebemos para diluirla; la pérdida de líquidos por vómitos, diarrea o ejercicio intenso reduce los electrolitos, por lo que es necesario reponerlos con bebidas isotónicas o, en casos graves, con sueros intravenosos.
Adaptación a la temperatura
Muchos animales poseen mecanismos fisiológicos que mantienen una temperatura interna constante pese a los cambios externos, pues las fluctuaciones térmicas alteran reacciones químicas vitales. Los animales también usan conductas para termorregular: buscamos sombra cuando hace calor o nos abrigamos cuando hace frío; algunos mamíferos mudan su pelaje y las aves migran.
Las bacterias, en cambio, no regulan una temperatura interna fija; ajustan procesos bioquímicos para que su fisiología se adapte a la temperatura del entorno. Esta flexibilidad probablemente les permitió a los primeros unicelulares colonizar climas muy distintos. Además, perciben la temperatura externa y modifican su comportamiento para optimizar su supervivencia.
Reproducción y vida en comunidad
Para perdurar, las bacterias deben reproducirse. En humanos y la mayoría de animales la reproducción suele requerir a otro individuo; en bacterias basta la división celular. La reproducción sexual surgió más tarde como una variación de la división en protistas unicelulares y se basa en la forma asexual que las bacterias han utilizado durante miles de millones de años.
Aunque la reproducción no es una actividad social, las bacterias son, en cierto sentido, organismos sociales. Con frecuencia forman conglomerados en superficies y secretan sustancias que los unen físicamente, creando estructuras llamadas biofilms.
La placa dental, el limo en la pared de la ducha o en un cepillo de dientes eléctrico, y muchos otros materiales viscosos en la naturaleza son ejemplos de biofilms. Estudios recientes demuestran que las células dentro de un biofilm no solo están adheridas, sino que se comunican mediante señales eléctricas para coordinar la captación de nutrientes, la reproducción y la incorporación de nuevos miembros.
Comportamientos que en organismos más complejos consideramos sociales, como la atracción o el rechazo a ciertos olores o lugares, pueden explicarse en bacterias por factores simples pero eficaces.
¿Aprenden las bacterias?
Las bacterias pueden absorber información del entorno y usarla para guiar su comportamiento futuro. Existe evidencia de que forman representaciones moleculares internas de condiciones ambientales (temperatura, niveles de oxígeno) y las emplean para predecir cambios y responder de forma adecuada. En otras palabras, podrían aprender y recordar. Aunque la evidencia de aprendizaje bacteriano se basa mayormente en modelos teóricos, sí se ha demostrado aprendizaje y memoria en protistas unicelulares.
El aprendizaje y la memoria no requieren un sistema nervioso. A menudo concebimos la memoria como un proceso exclusivamente humano, pero es, fundamentalmente, una función celular que permite que la experiencia pasada modifique el futuro funcionamiento de la célula, ya sea en organismos unicelulares o multicelulares.
El texto anterior es un fragmento del último libro de Joseph LeDoux, "The History of Our Consciousness", publicado recientemente por Copernicus Center Press.
La conciencia, aunque útil para los humanos en muchos aspectos, suele ser un observador pasivo del comportamiento más que su controlador activo, especialmente en los mecanismos de supervivencia que se remontan a miles de millones de años.
Es la capacidad de nuestro cerebro para ser consciente de su propia actividad lo que nos permite decidir cuándo sobrevivir, experimentar miedo, placer y otras emociones, y ejercer el libre albedrío para elegir nuestras acciones.
Fuente
Extracto del libro de Joseph LeDoux, "The History of Our Consciousness", Copernicus Center Press.
