Sin memoria, nuestras vidas serían extremadamente problemáticas y peligrosas, si no imposibles. ¿Qué pasaría si tuvieras que buscar lo que significa «luz verde» cada vez que viste una? Muchos de nosotros hemos tenido que presenciar seres queridos que padecen demencia, incluido su síntoma común de pérdida de memoria a corto plazo. La memoria humana se ve facilitada de alguna manera por el órgano del cerebro, donde la enfermedad de Alzheimer y otras formas de demencia tienen su efecto. Las células no tienen cerebro. Sin embargo, los bioquímicos están descubriendo cada vez más que las células tienen memoria.

Memoria de células madre
La vieja imagen de las células madre era que permanecen puras y estáticas, hasta que las señales activan la división y diferenciación celular. La investigación en curso revela una imagen nueva y más dinámica de las células madre: células que pueden recordar cosas y responder a su entorno. Según Monique Brouilette en la revista Quanta:

Las células madre, famosas por reponer las reservas del cuerpo de otros tipos de células a lo largo de la vida, pueden tener una capacidad adicional e imprevista para almacenar recuerdos de heridas e inflamaciones pasadas. Nuevos estudios en la piel, el intestino y las vías respiratorias sugieren que las células madre, a menudo en asociación con el sistema inmunológico, pueden usar estos recuerdos para mejorar las respuestas de los tejidos a las lesiones posteriores y a las agresiones patógenas.

«Lo que estamos empezando a darnos cuenta es que estas células no solo están ahí para hacer tejido. En realidad, tienen otros roles de comportamiento«, dijo Shruti Naik, un inmunólogo de la Universidad de Nueva York que ha estudiado este efecto de la memoria en la piel y otros tejidos. Las células madre, dijo, «tienen una habilidad exquisita para percibir su entorno y responder«. [Se agregó énfasis]

La mayoría de los tejidos tienen pequeñas reservas de células madre que pueden reponer las células a medida que envejecen o mueren. Pueden diferenciarse en cualquiera de los tipos de células del tejido. Esa ha sido su función principal, escribe Brouilette, servir como «fábricas en miniatura» para la regeneración de tejidos. Se pensaba que tenían que permanecer como «pizarras en blanco» que no habían cambiado en sus historias. «Pero ahora está empezando a surgir una nueva imagen».

Los estudios de personas con enfermedades inflamatorias crónicas llevaron al descubrimiento de la memoria de las células madre. Las células madre extraídas de las cavidades nasales de las personas incapaces de recuperarse de la sinusitis crónica mostraron actividad en los genes para la inflamación alérgica mucho después de que el patógeno desapareciera. ¿Estas células madre recordaron una amenaza previa?

El hecho de que los genes dirigidos estaban activos en las células madre significaba que las células madre aparentemente estaban en comunicación directa con el sistema inmunológico. El presentimiento de que esta comunicación podría tener un efecto en la naturaleza crónica de la enfermedad llevó a los investigadores a una serie adicional de experimentos.

Extrajeron células de las vías respiratorias de los pacientes alérgicos, las cultivaron en cultivo durante aproximadamente cinco semanas y luego perfilaron su actividad genética. Encontraron que los genes implicados en la inflamación alérgica aún estaban activos, a pesar de que la amenaza alérgica del polvo y el polen había desaparecido. Además, los investigadores describieron muchas de las células como «atascadas» en un estado de madurez inferior al total.

Al parecer, estas células madre transfieren sus recuerdos a las generaciones futuras de células. Esto puede ser una buena característica de diseño; permite que las células «retengan un registro de los asaltos pasados ​​para agudizar sus respuestas la próxima vez«. Sin embargo, en las pacientes con sinusitis, las células madre aparentemente se quedaron atrapadas en un circuito de retroalimentación, «lo que indica al sistema inmunitario que hay un atacante», Deducían los científicos. La única forma en que lo harían sería si hubieran recordado una amenaza anterior y hubieran modificado sus genomas para enfrentarla.

«Esto abre un nuevo paradigma», comentó un inmunólogo externo, «donde no solo nos centramos en el potencial de auto-renovación de estas células, sino en su posible interacción con su entorno». Otro dijo, «nos estamos dando cuenta de que las células pueden sintonizarse entre sí” para adaptarse a su entorno de forma más rápida y eficaz. Por ejemplo, se descubrió que la piel inflamada en ratones a los que se permitió curar se curaba 2,5 veces más rápido la próxima vez en ese mismo lugar. La «memoria» duró hasta seis meses. Además, las células madre también parecen comunicarse con el sistema inmunológico para trabajar en equipo.

No se sabe cómo se almacena la memoria en una célula. Probablemente involucra factores epigenéticos, como el empaquetamiento de los genes para el acceso, o cambios en los reguladores de genes. La imagen que está surgiendo es una célula madre en una amplia gama de tejidos que participan en «diálogos químicos» entre sí, «agrupando su información para hacer frente a las condiciones cambiantes de manera más efectiva».

Cualesquiera que sean los detalles de esas conversaciones, toda la evidencia apunta a que las células madre desempeñan un papel central para ayudar a que los tejidos sean más adaptables al conservar algún registro de su historia.

«Tiene más sentido que un tejido simplemente aprenda de su experiencia«, dijo Naik. «De esa manera no tiene que reinventar la rueda cada vez«.

Memoria de huevo
Otro descubrimiento sobre la memoria celular proviene de la Universidad de California, Davis. Lo que los investigadores encontraron allí fue un aspecto del «control de calidad de los ovocitos» que implica recordar cuándo las células hijas, en el camino de convertirse en huevos, experimentaron una reparación inferior a la óptima después del daño al ADN. Dichas células pueden conducir a una descendencia defectuosa, por lo que, como parte del «proceso de selección de ovocitos», se eliminan pronto. Un gen llamado Rnf212 les indica que se sometan a una apoptosis (muerte celular programada).

En los ratones, como en los humanos, las hembras en desarrollo inicialmente forman una gran cantidad de ovocitos. Alrededor de seis millones de ovocitos entran en la meiosis en los humanos, pero 5 millones son eliminados por nacimiento. En la pubertad, los ovarios contienen solo alrededor de 250,000 ovocitos, que se agotan constantemente hasta la menopausia.

Esta reducción drástica refleja la selección solo para ovocitos de la más alta calidad. Los ovocitos que experimentaron defectos en la meiosis, incluido el daño a su ADN, se eliminan. Solo aquellos que pasan por los controles de calidad pueden continuar y establecerse en la reserva ovárica.

El proceso de selección incluye una «memoria celular» de daño en el ADN, explica el comunicado de prensa. La reparación lenta del ADN provoca que el RNF212 marque estas células para que se vuelvan sensibles a la apoptosis. La memoria tiene que poder contar hasta diez:

Los investigadores encontraron que el RNF212 previene la reparación de las interrupciones prolongadas para crear una «memoria celular» de los defectos que ocurrieron en las primeras etapas de desarrollo. Esto permite que la célula evalúe qué tan graves fueron los defectos. Si el número de roturas no reparadas supera un umbral crítico de alrededor de diez, se considera que la célula es de mala calidad y sufre apoptosis. Si solo hay algunos descansos, la reparación se reactiva y el ovocito puede progresar y formar parte de la reserva ovárica.

“Parece contradictorio que una célula impida activamente la reparación del ADN, pero así es como los ovocitos miden el éxito de los eventos anteriores. «Los altos niveles de roturas persistentes significan que hubo un problema y es probable que el ovocito forme un huevo de baja calidad», dijo Hunter.

Tener más huevos en la reserva no es útil si son de baja calidad. «Por lo tanto, el sistema reproductivo debe equilibrar la calidad y la cantidad de ovocitos para una fertilidad óptima». Los ratones sin RNF212 tendían a tener más huevos, debido a que más se colaron a través del proceso de control de calidad. Pero también corrían un mayor riesgo de aborto involuntario y defectos congénitos en la descendencia.

Una característica de diseño programado
El proceso de selección parece representar una característica de diseño programado para minimizar los efectos de las mutaciones. El genetista John Sanford, quien organizó la conferencia en 2014; Biological Information: New Perspectives [Información biológica: nuevas perspectivas] en Cornell (ver Sinopsis), donde hablaron Douglas Axe, William Dembski y Robert Marks, dio una conferencia el mes pasado a los Institutos Nacionales de la Salud (NIH) sobre la carga mutacional y entropía genética (puede verlo en YouTube). Sanford concluye: las mutaciones no aumentan la condición física: están extinguiendo a los humanos. Esto encaja con el tema del próximo nuevo libro de Michael Behe, Darwin Devolves [Darwin Devoluciona](preordíquelo aquí para obtener los beneficios gratuitos asociados).

Sin células que tengan sistemas rigurosos, de múltiples partes, irreduciblemente complejos para reparar daños, minimizar la degradación mutacional y mantener la integridad genética, es probable que todavía no estemos aquí para experimentar el temor de la memoria celular.


Artículo publicado originalmente en inglés por Evolution News

Foto: Memoria (escultura, mármol), por Daniel Chester French, 1886–1887, Museo Metropolitano de Arte, a través de Wikimedia Commons.