La memoria: un legado procarionte

Resumen La memoria es una capacidad biológica que se encuentra presente en los organismos vivos. Su relevancia evolutiva radica en que posibilita la capacidad de retención del aprendizaje basado en la experiencia por periodos variados de tiempo, desde segundos hasta años, de acuerdo con la constitución fisiológica propia del organismo. Esta capacidad tiene como consecuencia el incremento del éxito reproductivo para la supervivencia. Históricamente, se ha estudiado y definido la memoria desde una perspectiva puramente neuronal, la cual describe sus mecanismos celulares, moleculares y epigenéticos, en organismos modelo como especies de invertebrados y vertebrados superiores. Donde los protocolos de aprendizaje asociativo y no asociativo, reclutan los mismos mecanismos epigenéticos y moleculares durante la formación de la memoria de corto y largo plazo. Por ejemplo, la memoria de corto plazo implica cambios locales en la actividad de neurotransmisores. Mientras que la memoria de largo plazo implica modificaciones fenotípicas estructurales, como la formación de plasticidad sináptica que tiene por consecuencia el reforzamiento de la memoria. Para que esto ocurra es necesario que a las modificaciones de corto plazo les sigan mecanismos epigenéticos de regulación de la expresión génica, que codifican los factores de crecimiento que inducen las modificaciones estructurales de la plasticidad sináptica. Estos mecanismos epigenéticos tienen lugar en el núcleo celular de las neuronas reclutadas en los circuitos de la memoria. A pesar del nivel de conservación que tienen los mecanismos epigenéticos de la plasticidad sináptica en las especies con sistema nervioso, no ha sido postulada hipótesis alguna para explicar su origen evolutivo, y que permita entender cómo los mecanismos de regulación de la expresión génica se llegaron a conservar hasta las neuronas, donde cumplen la función de producir una forma de plasticidad fenotípica como es la plasticidad sináptica. En este trabajo se propone una hipótesis teórica que pueda ayudar a resolver tal cuestión. La hipótesis afirma que los mecanismos epigenéticos de expresión génica de la plasticidad sináptica en la memoria de largo plazo, descienden de los organismos procariontes, y que se han conservado a través de un largo y lento proceso evolutivo que implica también novedades evolutivas como la aparición de los primeros sistemas nerviosos y sinapsis. Para descender a tan ancestral nivel de la escala filogenética, se ilustra en este trabajo el nivel de conservación de las funciones adaptativas de los mecanismos epigenéticos de la expresión génica, tanto en procesos de plasticidad sináptica en organismos con sistema nervioso, como de plasticidad fenotípica adaptativa en especies de metazoarios basales y eucariontes unicelulares. Al igual, se presentan ejemplos de cómo los mecanismos epigenéticos de la expresión génica también son susceptibles de producir formas de memoria de largo plazo en eucariontes unicelulares como levaduras, y en organismos procariontes como bacterias. En lo que se conoce como memoria epigenética transcripcional o transgeneracional, la cual consiste en la formación de fenotipos adaptativos inducidos por la experiencia de estímulos ambientales, donde los patrones de expresión génica que se producen son heredados tras la división celular, para la formación de memoria de largo plazo a nivel poblacional a través de los mismos mecanismos epigenéticos que producen la plasticidad sináptica de la memoria neuronal de largo plazo.