Durante décadas, el Caenorhabditis elegans ha sido uno de los organismos modelo favoritos de los laboratorios. Este pequeño gusano, de apenas un milímetro de longitud, posee un sistema nervioso relativamente sencillo y perfectamente cartografiado, lo que permite estudiar procesos biológicos complejos con un nivel de detalle difícil de conseguir en otros animales.
Entre ellos se encuentra la mecanosensación, es decir, la capacidad de detectar fuerzas físicas como el tacto, la presión o el estiramiento y transformarlas en señales eléctricas que el sistema nervioso puede interpretar.
Hasta ahora se asumía que las neuronas receptoras del tacto del gusano respondían principalmente de manera pasiva: algo tocaba al animal, las neuronas detectaban el estímulo y se desencadenaba una respuesta. Un nuevo trabajo liderado por investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), junto al CIMNE y la Universidad Politécnica de Cataluña, muestra que el mecanismo es bastante más sofisticado.
El gusano también “pregunta” al entorno
Los científicos descubrieron que las neuronas mecanosensoriales del C. elegans pueden detectar fuerzas relacionadas con la propia velocidad de movimiento del animal, incluida la fricción que ejerce la superficie mientras se arrastra sobre ella.
Esto significa que el gusano no espera simplemente a que el entorno actúe sobre su cuerpo. Al desplazarse genera fuerzas que, a su vez, proporcionan información sobre el suelo.
De esta manera, el movimiento se convierte también en una herramienta sensorial.
El mecanismo guarda cierta relación con lo que ocurre cuando una persona camina. Nuestros pies reciben constantemente información sobre la presión, la dureza del terreno y la posición de las articulaciones. Sin esas señales sería mucho más difícil mantener el equilibrio o adaptar nuestros movimientos a una superficie irregular.
Algo parecido sucede en este diminuto animal. Su pared corporal detecta continuamente cuánto se desplaza y qué resistencia ofrece el sustrato, permitiéndole modificar su locomoción para gastar menos energía y adaptarse mejor a las condiciones del entorno.
Una neurona resulta especialmente importante
El estudio permitió identificar una función desconocida hasta ahora de PVM, una de las seis neuronas encargadas de detectar estímulos mecánicos suaves en C. elegans. Según los investigadores, esta neurona parece estar especialmente adaptada para reconocer superficies blandas. La información obtenida se transmite después a neuronas propioceptivas, encargadas de detectar la posición y el movimiento del propio cuerpo.
El resultado es un sistema de retroalimentación: el gusano se mueve, percibe cómo responde la superficie y utiliza esa información para modificar postura y velocidad.
Para comprobar hasta qué punto este mecanismo resulta importante, los investigadores estudiaron ejemplares modificados genéticamente en los que estaba alterada la actividad de MEC-4, una proteína esencial para convertir las fuerzas mecánicas en señales nerviosas.
Estos animales se desplazaban menos y mostraban un comportamiento mucho más lento, reforzando la idea de que percibir correctamente las fuerzas que ejerce el suelo es fundamental para una locomoción eficiente.
Sentir el suelo para orientarse sin ojos
El descubrimiento también aporta una perspectiva diferente sobre cómo determinados animales construyen una representación de su entorno.
C. elegans carece de ojos, pero eso no significa que se desplace prácticamente a ciegas. Su propio contacto físico con el mundo funciona como una fuente continua de información. Al detectar la textura, resistencia y características mecánicas del terreno mientras avanza, el animal puede orientarse y adaptar su movimiento sin necesidad de visión.
El estudio, publicado en Nature Communications bajo el título “Mechanosensory encoding of surface mechanics optimizes locomotion”, muestra que incluso un sistema nervioso extremadamente pequeño puede integrar movimiento y percepción de una manera sorprendentemente sofisticada. Más que limitarse a sentir lo que ocurre a su alrededor, este gusano parece utilizar cada desplazamiento para obtener nueva información del mundo que pisa.
