LUCA, el ancestro común de todos los organismos vivos de la Tierra, transmitió a sus descendientes rasgos de supervivencia en forma de genes. Algunos de sus descendientes, presumiblemente de gran tamaño, no sobrevivieron. Pero un grupo lo hizo. Las bacterias aparecieron hace 3.500 millones de años y hoy son el tipo de organismo más numeroso en la Tierra.
Las células bacterianas, ya sea que vivan en un patio trasero, en las profundidades de un mar caliente o en el Ártico, en un estanque cenagoso o en un desierto, en el baño de hombres de la estación Grand Central, o como toxinas o probióticos en nuestro colon, deben realizar muchas funciones. de las mismas tareas importantes que realizan los humanos para mantenerse vivos y saludables:evitar peligros, detectar y absorber nutrientes y fuentes de energía, y mantener niveles adecuados de líquidos y electrolitos.
Y para que los de su especie sobrevivan, deben reproducirse. Al igual que nosotros, satisfacen muchas necesidades de supervivencia, incluida la interacción con el medio ambiente a través de su comportamiento.
Uno para todos
Dado que todo el cuerpo bacteriano está contenido en una sola célula, no hay células adicionales que formen órganos de los sentidos, músculos o sistema nervioso separados para coordinar las actividades sensoriales y de movimiento. Una sola célula funciona sola.
Muchas bacterias son móviles y utilizan su incesante movimiento caótico en la supervivencia diaria. Se mueven gracias a motores moleculares que controlan unas proyecciones fibrosas llamadas flagelados. Utilizan dos tipos de movimientos para desplazarse:“nadar” y “dar vueltas”. Cuando todos los flagelos giran en sentido antihorario, la bacteria fluye en una dirección dirigida, y cuando los flagelos giran en el sentido de las agujas del reloj, la bacteria da vueltas.
La movilidad tiene beneficios y costos. Requiere flagelos, y el movimiento del flagelo utiliza una gran parte del suministro diario de energía de las bacterias. En el lado positivo, la movilidad te brinda más oportunidades de conseguir comida y evitar peligros. Los movimientos primitivos de las bacterias, como comentábamos, se denominan taxis, reacciones de orientación hacia sustancias beneficiosas y en sentido contrario a sustancias nocivas. Las sustancias útiles se llaman atrayentes y las sustancias nocivas, repelentes. Las taxias se encuentran únicamente en organismos móviles y por tanto se diferencian de los tropismos del tallo, hojas o raíces de las plantas estacionarias; en el caso de los taxis, todo el organismo cambia de posición en el espacio.
Los taxis se inician como resultado de la detección de atrayentes o repelentes por parte de los receptores. Algunos receptores son sensibles a la concentración de sustancias químicas del medio ambiente (quimiorreceptores), otros a la luz (fotorreceptores). El comportamiento bajo la influencia de compuestos químicos se llama quimiotaxis y el comportamiento bajo la influencia de la luz, fototaxis.
La acción de volteo depende de la situación momentánea de las bacterias. Cuando se detecta un atrayente, la rotación se reduce, lo que hace que las bacterias fluyan hacia la sustancia. Por otro lado, la presencia del repelente aumenta el vuelco, lo que provoca un cambio de dirección del movimiento y retirada. La aparición de volteretas o natación depende de las señales moleculares enviadas por los receptores bacterianos; la fuerza de estas reacciones depende de la concentración del estímulo (químico o luminoso).
¡Cálido, más cálido, arde!
Las células bacterianas también necesitan mantener un volumen adecuado de líquido para mantenerse saludables; si hay demasiada agua, la celda explotará, y si hay muy poca agua, implosionará. Este proceso implica una serie de interacciones complejas entre electrolitos (sales, por ejemplo, sodio y potasio) y agua. Si la concentración de sal es mayor en el exterior de la célula que en el interior, se elimina el agua, lo que equilibra el equilibrio líquido-sal y evita que la célula se rompa; si la concentración de sal en el interior es demasiado alta, se aspira agua para evitar que la célula colapse.
Lo mismo ocurre con el mantenimiento del equilibrio de líquidos en varias células del cuerpo de los animales.
Cuando nuestras células tienen demasiada sal, bebemos líquidos para extraer la sal de las células y restablecer el equilibrio. La pérdida de líquido por vómitos, diarrea o ejercicio extenuante reduce la cantidad de electrolitos, lo que altera el equilibrio celular; A continuación, es necesario reponer los electrolitos y los líquidos, por ejemplo bebiendo bebidas ricas en electrolitos (como Gatorade) o, en casos graves, mediante goteo.
Las células bacterianas también necesitan mantener un volumen de líquido adecuado para mantenerse saludables; si hay demasiada agua la célula explotará y si hay muy poca implosionará.
Muchos animales tienen mecanismos fisiológicos que mantienen una temperatura interna constante a pesar de los cambios en la temperatura exterior, porque las fluctuaciones de temperatura pueden alterar los procesos fisiológicos y las reacciones químicas necesarias para la supervivencia celular. Los animales también utilizan su comportamiento para regular la temperatura:nos desnudamos o buscamos sombra. cuando hace demasiado calor y nos ponemos nuevas capas de ropa cuando hace demasiado frío; algunos mamíferos mudan su pelo periódicamente; los pájaros migran.
Mientras tanto, las bacterias, en lugar de mantener la temperatura interna alrededor del punto de ajuste, reconfiguran ciertos procesos bioquímicos para adaptar su fisiología a la temperatura externa. Quizás fue este rasgo el que determinó la capacidad de las primeras formas de vida unicelulares para sobrevivir en una variedad de climas. Pero más allá de eso, las bacterias perciben la temperatura exterior y utilizan su comportamiento para adaptarse al entorno exterior.
Más diversión en el grupo
Las bacterias, como todos los organismos, deben reproducirse para poder sobrevivir en el tiempo. Para los humanos y muchos otros animales, la reproducción suele requerir la participación de otro organismo. En las bacterias, sin embargo, se trata simplemente de una cuestión de división celular. El sexo surgió como una modificación de la división celular en protistas unicelulares y no habría existido sin la forma asexual de reproducción que las bacterias han utilizado durante miles de millones de años.
Aunque la reproducción en sí no es una actividad social en las bacterias, en cierto sentido son organismos sociales:a menudo se agrupan en superficies y secretan sustancias químicas que literalmente unen las células individuales. Estos grupos se denominan biopelículas.
La placa, la sustancia pegajosa de la pared de una ducha o de un cepillo de dientes eléctrico y muchas cosas viscosas en la naturaleza son ejemplos de biopelículas. Estudios recientes han demostrado que estas células no sólo están unidas pasivamente entre sí, sino que se comunican generando señales eléctricas con las que coordinan la ingesta de alimentos y la reproducción, y atraen nuevos miembros al grupo.
Muchos de los comportamientos que, en organismos más complejos, pertenecen a interacciones interpersonales o sociales, como atraer ciertos lugares o cosas o evitarlos basándose en olores, en realidad pueden explicarse por factores simples similares.
¿Qué mencionan las bacterias?
Las bacterias también pueden absorber información sobre su mundo y utilizarla para guiar el comportamiento en el futuro. Por ejemplo, hay evidencia de que crean representaciones moleculares internas de las condiciones ambientales (temperatura, niveles de oxígeno) y las utilizan para predecir las condiciones ambientales más adelante para que puedan responder adecuadamente. En otras palabras, como dijimos, es posible que estén aprendiendo y recordando. Si bien la evidencia del aprendizaje bacteriano se basa en gran medida en modelos teóricos, tenemos evidencia sólida del aprendizaje y la memoria en protistas unicelulares. El aprendizaje y la memoria no requieren un sistema nervioso.
A menudo adoptamos una visión antropocéntrica de la memoria, definiéndola como la capacidad de recordar conscientemente el pasado. Pero la memoria es principalmente una función celular que permite utilizar el pasado para modificar el funcionamiento futuro de una célula, ya sea en un organismo unicelular o multicelular. Lo mismo puede decirse de gran parte de nuestra vida mental y sus manifestaciones en nuestra mente consciente.
El texto anterior es un extracto del último libro de Joseph LeDoux "La historia de nuestra conciencia", que acaba de ser publicado por Copernicus Center Press.
La conciencia, aunque útil para los humanos en muchos sentidos, que analizaremos más adelante, es a menudo un observador pasivo del comportamiento en lugar de su controlador activo, especialmente en lo que respecta a los mecanismos de supervivencia que se remontan a miles de millones de años.
Es esta capacidad de nuestro cerebro de tomar conciencia de su propia actividad la que nos permite asegurar la supervivencia cuando queremos, experimente miedo, placer y otras emociones, e incluso use su libre albedrío para decidir qué hacer a continuación.
Fuente:
El texto anterior es un extracto del último libro de Joseph LeDoux "La historia de nuestra conciencia", que acaba de ser publicado por Copernicus Center Press.
