Javier Apfeld abordó la cuestión como un gusano detective. Excepto que, en lugar de resolver el asesinato de una criatura ondulada, el biólogo estaba tratando de entender por qué los gusanos no morían, a pesar de la presencia común de una toxina mortal en los entornos en los que viven.

El veredicto:los gusanos saben cómo detectar y esquivar la amenaza química. Un truco que utilizan, como describen Apfeld y sus colegas en un nuevo artículo publicado en PLOS Pathogens , es que saben arreglárselas con un poco de ayuda de su comida.

Y, dice Apfeld, profesor asistente de biología en Northeastern, comprender los métodos de los gusanos podría ayudarnos a comprender cómo otras criaturas, incluidos los humanos, que enfrentan la misma amenaza tóxica pueden bloquear a ese enemigo químico.

El gusano en cuestión se llama Caenorhabditis elegans, y es un tipo de gusano redondo microscópico que a menudo se usa como organismo modelo para estudiar enfermedades humanas. Una de las mayores amenazas a su existencia es una sustancia común:el peróxido de hidrógeno.

El peróxido de hidrógeno puede ser fatal para todo tipo de organismos. El compuesto químico reacciona fácilmente con otras moléculas y puede romper las paredes celulares. Se encuentra en todo el mundo natural, particularmente en las esferas microscópicas, ya que es producido por una amplia variedad de microorganismos.

El peróxido de hidrógeno es tan común que muchos organismos han desarrollado mecanismos de defensa contra su toxicidad. Un método es producir enzimas que degraden la toxina química y eviten que cause daños. Los gusanos no son diferentes.

Pero en un estudio anterior, Apfeld y su equipo notaron algo peculiar:C. elegans desactiva sus defensas de peróxido de hidrógeno cuando come.

"Parecía un poco extraño al principio", dice. "Pero resulta que las bacterias que comen los gusanos tienen defensas similares, estas enzimas que degradan el peróxido".

Apfeld conjeturó que tal vez cuando los gusanos huelen la comida, creen que podrán cooptar la protección de esa bacteria para ellos mismos. Desde la perspectiva de los gusanos, tiene sentido, dice:"¿Por qué inducir una protección cuando puedes aprovechar la protección de las bacterias?"

Pero no todas las bacterias ofrecen a los gusanos la misma protección. Entonces, ¿podrían los gusanos diferenciar entre qué refrigerio los protegería y cuál no?

Apfeld planteó la pregunta a los estudiantes en su laboratorio. Establecieron varios experimentos que obligaron a los gusanos a elegir entre diferentes alimentos en una placa de Petri, a veces en presencia de peróxido de hidrógeno.

En un experimento, los investigadores dieron a elegir a los gusanos entre bacterias que degradan el peróxido de hidrógeno y bacterias que no lo hacen. Colocarían un gusano entre las dos opciones en la placa de Petri y observarían a dónde iba.

Como era de esperar, "cuando había peróxido alrededor, los gusanos realmente tenían una fuerte preferencia por las bacterias que los protegían", dice Apfeld. A veces, los gusanos iban a ambos lados, pero una vez que sentían que la bacteria no los iba a proteger, por lo general dejaban esa comida.

Pero no siempre, dice Apfeld. "Es una decisión difícil" para los gusanos, dice. "¿Dejas la comida? Porque si dejas la comida, es posible que no vuelvas a encontrarla y mueras. Y si te quedas, también puedes morir", si hay peróxido de hidrógeno alrededor.

Para profundizar en la toma de decisiones de C. elegans, Apfeld colaboró ​​con Vivek Venkatachalam, profesor asistente de física en Northeastern, y su laboratorio para obtener imágenes de la actividad cerebral asociada con estas elecciones. El equipo identificó qué neuronas respondían a la presencia de peróxido de hidrógeno en el ambiente y cuáles responderían a la comida.

Los investigadores encontraron que dado un ambiente con alimentos y peróxido de hidrógeno, solo una de las respuestas neurológicas ganaría. Si la bacteria ofrecía menos protección, era menos probable que el mecanismo neurológico de búsqueda de alimento ganara, y el gusano dedicaría su energía a escapar de la amenaza del peróxido de hidrógeno en lugar de devorar a la bacteria.

"Están respondiendo a la concentración de alimentos, la concentración de peróxido", dice Apfeld. "Pero apenas estamos comenzando a comprender cómo los gusanos toman decisiones y cómo responden a señales contradictorias".

Se justifica una mayor investigación, dice, para comprender mejor cómo el cerebro coordina el mosaico de entradas sensoriales que señalan el peligro, la comida y otros indicadores importantes para la supervivencia. Y comprenderlos en los gusanos podría arrojar pistas sobre cómo las criaturas con sistemas neurológicos más complejos (como los humanos) saben cómo reaccionar para mantenerse a salvo.