Els C. elegans perceben l’entorn físic per adaptar els seus moviments

Habitualment s'utilitza el Caenorhabditis elegans, un cuc d'un mil·límetre de longitud, com a animal model per estudiar la mecanosensació, és a dir, la capacitat dels animals de detectar forces mecàniques (com el tacte, la pressió o l'estirament) i convertir-les en senyals elèctrics que el cervell pugui interpretar.

Durant molt de temps s’ha cregut que les neurones receptores del tacte (TRN), situades al llarg de la superfície corporal de l'animal, només percebien de forma passiva estímuls tàctils simples a mesura que aquests es produïen, per a continuació desencadenar la corresponent resposta evasiva.

Ara, un equip d'investigadors de l'ICFO, format per la Dra. Aleksandra Pidde, la Dra. Montserrat Porta de la Riva, la Dra. Costanza Agazzi, la Dra. Carmen Martínez Fernández, l’Alice Lorrach, la Dra. Neus Sanfeliu Cerdán, la Dra. Alba Calatayud Sánchez, i liderat pel professor de l'ICFO Michael, i en col·laboració amb el Centre Internacional de Mètodes Numèrics en Enginyeria (CIMNE) i la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), ha demostrat en un estudi publicat a Nature Communications que aquests receptors també poden detectar forces dependents de la velocitat, com la fricció que exerceix la superfície sobre la qual el cuc s’arrossega. Això significa que el mateix cuc pot generar moviments per recopilar, activament, informació sensorial sobre el seu entorn, en lloc de limitar-se a rebre-la de forma passiva.

“Quan un organisme es mou, necessita sentir la superfície. Sense aquesta informació de retorn, difícilment podríem caminar ni mantenir la postura, patiríem contínuament una sensació semblant a la que experimentem quan se'ns adorm una cama”, explica el Prof. Michael Krieg, autor principal de l'article. “En els animals que repten també es produeix, a través de mecanoreceptors especialitzats, aquesta retroalimentació propioceptiva, la qual serveix per optimitzar l'energia invertida en la locomoció”. Així, la paret corporal del cuc està detectant constantment a quina velocitat es mou i quanta resistència troba per part de la superfície, la qual cosa permet a l'organisme desplaçar-se de forma eficient i adaptar-se a entorns canviants.

En concret, els investigadors han identificat una funció conductual fins ara desconeguda de la PVM, una de les sis neurones responsables de percebre estímuls mecànics suaus en el C. elegans. Aparentment, aquesta neurona detecta de forma selectiva els substrats tous i transmet aquesta informació a les neurones propioceptives (neurones que perceben la posició i el moviment del mateix cos de l'animal). D'aquesta manera, el cuc pot ajustar la seva postura i el seu moviment en un procés similar al que segueixen els mecanoreceptors que tenim a les plantes dels nostres peus.

Aquesta connexió entre mecanoreceptors i propioceptors es va posar de manifest també en estudiar exemplars mutants de C. elegans que tenien alterada l'activitat de MEC-4 (una proteïna especialitzada que ajuda el cuc a detectar forces mecàniques i a convertir-les en senyals elèctrics). Aquests exemplars mostraven un comportament letàrgic i una mobilitat reduïda, cosa que suggeria de nou que la capacitat de detectar i transmetre estímuls mecànics és essencial a l’hora de produir un moviment eficient.

En conjunt, l'estudi demostra per primera vegada que el contacte entre el cos i el substrat exerceix un paper important perquè els animals sense ulls s'orientin en l'espai mentre es desplacen.

Referència:

Pidde, A., Porta-de-la-Riva, M., Agazzi, C. et al. Mechanosensory encoding of surface mechanics optimizes locomotion. Nat Commun 17, 9083 (2026).

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-75352-7

Agraïments:

AP acknowledges financial support from Grant FJC2021-047089-I funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by the European Union "NextGenerationEU/PRTR", MK acknowledges financial support from the Human Frontiers Science Program (RGP021/2023), MCIN/AEI/10.13039/501100011033/ FEDER “A way to make Europe” (PID2024-157334OB-I00, CNS2022-135906), “Severo Ochoa” program for Centres of Excellence in R&D (CEX2024-001490-S)[MICIU/AEI/10.13039/501100011033], from Fundació Privada Cellex, Fundació Mir-Puig, and from Generalitat de Catalunya through the CERCA and Research program. ICFO is the recipient of the Severo Ochoa Award of Excellence of MINECO (Government of Spain). JJM and AB acknowledge Severo Ochoa program (CEX2018-000797-S). JJM is also financially supported by grant PID2020-116141GBI00 funded by MCIN/AEI, and grant SGR 01049 from the local government Generalitat de Catalunya.