Psicología microbiana 101: Cómo ser una buena célula

Hace más de cien años, Peter Kropotkin, un héroe intelectual mío, escribió: "… debemos estar preparados para aprender algún día, de los estudiantes de la vida microscópica del estanque, hechos de apoyo mutuo inconsciente, incluso del vida de microorganismos. "Tenía razón. La palabra está en las calles del mundo de los microbios, y el mensaje es claro: "Las células múltiples siempre hablan de 'bondad' y altruismo: bueno, las tenemos aquí, en abundancia. Y tampoco tenemos que arrastrarnos por esos cerebros pesados ​​y nerviosos sistemas nerviosos tuyos ".

Para ver por qué nuestros amigos unicelulares hacen estas afirmaciones, comencemos con una definición. En mi cuello del bosque, que es la ecología del comportamiento, o el estudio de la evolución de la conducta social, nuestra definición operativa de altruismo es un acto que beneficia a los demás a un costo para uno mismo. Entonces, en principio, le damos a los microbios la posibilidad de ser altruistas, ya que la definición no dice nada acerca de los cerebros, las hormonas o incluso las capacidades cognitivas. Los costos y beneficios delinean el espacio de parámetros evolutivos que define el altruismo. Ahora, para estar seguros, los ecólogos del comportamiento se han enfocado principalmente en criaturas cálidas y difusas, incluidos los humanos, cuando estudian el altruismo, y siempre ha habido una pista implícita de que aunque la cognición no es un requisito previo para el altruismo evolutivo, solo los casos cognitivamente sofisticados realmente interesante Pero eso está empezando a cambiar, como predijo Kropotkin.

Tomemos el caso de la formación de biopelículas. Muchas especies de bacterias viven en la superficie de las columnas de agua (o más generalmente en la interfaz líquido-aire). Ellos flotan allí como esteras. Pero las esteras deben construirse, y esto requiere que las células secreten una polimerasa similar a la cola que crea una matriz que mantiene las esteras a flote. Pero cuesta la energía producir el pegamento que sostiene las esteras juntas, y cualquier célula que no gaste su energía en eso, pero está en el medio de una estera llena de productores de pegamento, se sienta linda. Recoge los beneficios de flotar en la superficie, sin pagar el costo. Engaña a los vecinos productores de pegamento. Entonces, aquí tenemos un sistema de altruistas que producen la polimerasa para unir las esteras, pero como siempre, son susceptibles a los tramposos. Tal es la vida de un altruista, incluso uno microbiano.

Mi colega Mike Perlin, Ronald Atlas y yo (junto con un ejército de estudiantes) estamos buscando otro sistema microbiano lleno de supuestos altruistas. Esta vez, la especie es E. coli , y el altruismo involucra una célula que secreta una sustancia llamada beta lactamasa, que descompone los antibióticos y protege no solo a la célula que secreta esta sustancia, sino a todas las células en la vecindad general. Hemos realizado experimentos que demuestran que producir beta-lactamasa es costoso y las células que no pagan estos costos (células que podríamos llamar tramposos) crecen más rápidamente que las células que sí lo hacen (cuando no hay antibióticos disponibles). Y, sin embargo, estos altruistas secretores coexisten lado a lado con sus células compañeras de engaño. Claro, estas células son todas genéticamente similares, y eso juega un papel importante en mantener el altruismo vivo y patear en este sistema. Pero, todavía es altruismo en criaturas unicelulares.

Incluso si compra la estricta definición de altruismo de costo-beneficio y hoja de cálculo adoptada por los biólogos evolutivos, e incluso si está de acuerdo con que el trabajo con microbios es divertido, tal vez incluso intrínsecamente fascinante, podría estar pensando, todo bien y bien, pero ¿qué nos dice sobre la cooperación en nuestra propia especie? Tal como lo veo, la conducta social humana -incluida, y quizás especialmente, nuestra conducta altruista- es enormemente complicada. Tan complicado que tomará un largo tiempo entenderlo definitivamente. Los biólogos evolutivos están trabajando en eso, combinando modelos genéticos y culturales de cambio para sintetizar una gran teoría para el comportamiento humano. Pero esto es algo duro. A medida que trabajamos en él, podemos explorar sistemas que, en cierto sentido, son más simples y menos estrictos que los nuestros. ¿Qué sucede cuando el medio cultural que juega un papel tan importante en nuestro propio comportamiento está ausente? ¿Qué pasa si damos un paso más y simplemente avanzamos y eliminamos el sistema nervioso de la imagen? ¿Todavía puede obtener organismos que hacen cosas que benefician a quienes los rodean, incluso si les cuesta hacerlo? Los microbios dicen que sí.

Por supuesto, puede darse el caso de que cuando todo esté dicho y hecho, y finalmente tengamos una comprensión sólida del altruismo humano, miraremos hacia atrás y nos daremos cuenta de que el trabajo sobre la evolución microbiana no fue especialmente relevante para comprender el altruismo en nuestra especie. Pero no hay una razón previa para pensar eso, y muchas razones para pensar lo contrario. Y entonces, mientras esas células bombean esa beta-lactamasa y construyan esas esteras para mantenerse a flote, deberíamos prestar mucha atención.