Pablo Javier PiacenteUn grupo de investigadores de la Universidad Técnica de Viena (TU Wien) ha creado organismos virtuales con capacidad de orientación en un entorno determinado, que logran tomar decisiones sin disponer de un cerebro. Están inspirados en los organismos unicelulares naturales, que a pesar de no tener sistema nervioso pueden conducirse hacia las zonas con mayor concentración de alimentos en el medio en el que se desenvuelven.
De acuerdo a una nota de prensa, los pasos lógicos que vinculan las «impresiones sensoriales» de los organismos simples con su movimiento, pueden describirse matemáticamente de una manera similar a una red neuronal.
No se trata de decisiones conscientes como las que toma un organismo complejo con cerebro: son una especie de «zigzag» aleatorio que, de una u otra forma, termina conduciendo a una elección beneficiosa y útil.
Esta característica, que puede apreciarse en organismos unicelulares como las amebas, les permite alcanzar su alimento en un medio químico y definir hacia las zonas en las que deben movilizarse para conseguir una mayor cantidad de elementos nutritivos.
¿Cómo puede un organismo dotado con una única célula, sin neuronas ni sistema nervioso, tomar en forma independiente las decisiones necesarias para garantizar su supervivencia?
Organismos unicelulares virtuales
Para explicar este fenómeno, los investigadores replicaron la estructura funcional de estos organismos simples mediante un algoritmo de aprendizaje automático. De esta forma, crearon «seres virtuales» que se mueven en un entorno informático simulado como si se tratara de amebas en su ambiente natural.
Los organismos informáticos se mueven en un líquido virtual con una composición química no uniforme, que posee alimentos ubicados de forma desordenada. Las simulaciones permitieron comprobar que las «amebas virtuales» desarrollan los mismos comportamientos que sus homólogas en la naturaleza: aunque su estructura es extremadamente simple y no poseen cerebro, sus movimientos logran conducirlas siempre hacia las áreas que cuentan con alimentos.
Mientras en otros organismos multicelulares esta habilidad se sustenta en la interconexión de las células nerviosas, las formas de vida unicelular no cuentan con esta posibilidad: al disponer de una única célula, solamente son posibles pasos de procesamiento extremadamente simples dentro de ella.
Sin embargo, las bacterias poseen receptores químicos que les permiten detectar una mayor concentración de determinadas sustancias y coordinar sus movimientos en ese sentido. Este proceso, denominado quimiotaxis, es realizado también por los organismos unicelulares naturales como los que replican las «amebas virtuales» creadas por los investigadores.
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Simples pero efectivos
Los científicos, según las conclusiones del estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), pudieron describir y probar a través de sus simulaciones informáticas el mecanismo mediante el cual las conexiones lógicas entre diferentes elementos de la célula provocan que las señales químicas se activen y, en última instancia, faciliten ciertos movimientos del organismo hacia el objetivo buscado.
Además, los especialistas lograron reproducir un sistema evolutivo dentro de la comunidad de organismos informáticos: algunos «seres virtuales» lograban reproducirse y hasta se advertían cambios y mejoras intergeneracionales, en tanto que otros simplemente se extinguían.
En resumen, este trabajo científico demuestra que un grado mínimo de complejidad es suficiente para implementar patrones de movimiento aparentemente más complejos y «decisiones» relativas a los mismos en los organismos más simples.
Si las condiciones físicas y químicas son las adecuadas, una maquinaria interna de extrema simpleza se activa para realizar las acciones necesarias, tanto en los organismos naturales como en los simulados por ordenador.
Referencia
Microswimmers learning chemotaxis with genetic algorithms. B. Hartl et al. PNAS (2021).DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2019683118
Foto: Diatomea, un alga unicelular. Los científicos pudieron reproducir el mecanismo de estos organismos simples y hacer que «seres virtuales» creados por simulación informática y basados en un algoritmo de aprendizaje automático puedan realizar los mismos movimientos. Crédito: Picturepest en Wikimedia Commons.
No hace falta que los creen, ya existen organismo vivos con forma humana que son capaces de tomar decisiones sin cerebro. Incluso pueden llegar a ocupar altos cargos de dirección y liderazgo.