¿Podrían los humanos desarrollar veneno? Es muy poco probable que las personas se unan a las serpientes de cascabel y los ornitorrincos entre las filas de los animales venenosos, pero una nueva investigación revela que los humanos tienen el equipo de herramientas para producir veneno; de hecho, todos los reptiles y mamíferos lo tienen.
Esta colección de genes flexibles, particularmente asociados con las glándulas salivales en humanos, explica cómo el veneno ha evolucionado independientemente de los ancestros no venenosos más de 100 veces en el reino animal. “Básicamente, tenemos todos los componentes básicos en su lugar”, dijo el coautor del estudio Agneesh Barua, estudiante de doctorado en genética evolutiva en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa en Japón. “Ahora le toca a la evolución llevarnos allí”.
El veneno oral es común en todo el reino animal, presente en criaturas tan diversas como arañas , serpientes y loris perezosos , la única especie venenosa conocida de primates. Los biólogos sabían que las glándulas del veneno oral son glándulas salivales modificadas, pero la nueva investigación revela la mecánica molecular detrás del cambio.
“Va a ser un verdadero hito en el campo”, dijo Bryan Fry, bioquímico y experto en venenos de la Universidad de Queensland en Australia que no participó en la investigación. “Han hecho un trabajo absolutamente sensacional en algunos estudios extraordinariamente complejos”.
Un arma flexible
El veneno es el máximo ejemplo de la flexibilidad de la naturaleza. Muchas de las toxinas del veneno son comunes en animales muy diferentes; algunos componentes del veneno de ciempiés , por ejemplo, también se encuentran en el veneno de serpiente, dijo Ronald Jenner, investigador de veneno del Museo de Historia Natural de Londres que no participó en la investigación.
El nuevo estudio no se centra en las toxinas en sí mismas, ya que evolucionan rápidamente y son una mezcla compleja de compuestos, dijo Barua a Live Science .En cambio, Barua y el coautor del estudio Alexander Mikheyev, un biólogo evolutivo de la Universidad Nacional de Australia que se centra en los genes “domésticos”, los genes que están asociados con el veneno pero que no son responsables de crear las toxinas en sí. Estos genes reguladores forman la base de todo el sistema del veneno. Los investigadores comenzaron con el genoma del habu de Taiwán (Trimeresurus mucrosquamatus), una víbora de pozo marrón que está bien estudiado, en parte porque es una especie invasora en Okinawa. “Dado que conocemos la función de todos los genes que estaban presentes en el animal, pudimos ver con qué genes están asociados los genes del veneno”, dijo Barua. El equipo encontró una constelación de genes que son comunes en múltiples tejidos corporales en todos los amniotas (los amniotas son animales que fertilizan sus huevos internamente o ponen huevos en la tierra; incluyen reptiles, aves y algunos mamíferos). Muchos de estos genes están involucrados en el plegamiento de proteínas, dijo Barua, lo que tiene sentido, porque los animales venenosos deben fabricar una gran cantidad de toxinas, que están hechas de proteínas.
“Un tejido como este realmente tiene que asegurarse de que la proteína que está produciendo sea de alta calidad”, dijo. Como era de esperar, los mismos tipos de genes reguladores de mantenimiento se encuentran en abundancia en la glándula salival humana, que también produce un importante guiso de proteínas, que se encuentran en la saliva, en grandes cantidades. Esta base genética es lo que permite la amplia gama de venenos evolucionados de forma independiente en todo el reino animal.
De no venenoso a venenoso
En otras palabras, cada mamífero o reptil tiene el andamiaje genético sobre el que se construye un sistema de veneno oral. Y los humanos (junto con los ratones) también producen una proteína clave que se usa en muchos sistemas de veneno. Las calicreínas, que son proteínas que digieren otras proteínas, se secretan en la saliva; también son una parte clave de muchos venenos. Eso es porque las calicreínas son proteínas muy estables, dijo Fry, y no dejan de funcionar simplemente cuando se someten a una mutación. Por lo tanto, es fácil obtener mutaciones beneficiosas de las calicreínas que hacen que el veneno sea más doloroso y más mortal (un efecto de las calicreínas es una caída abrupta de la presión arterial).
“No es una coincidencia que la calicreína sea el tipo de componente más secretado en los venenos en todo el reino animal, porque en cualquier forma, es una enzima muy activa y va a empezar a hacer algunas cosas en mal estado”, dijo Fry. Las calicreínas son, por tanto, un punto de partida natural para los seres humanos teóricamente venenosos. Si después del drama de 2020, bromeó Barua, “la gente necesita ser venenosa para sobrevivir, podríamos comenzar a ver dosis crecientes de calicreínas”. Pero eso no es tan probable, no a menos que las estrategias actualmente exitosas de los humanos para adquirir alimentos y elegir pareja comiencen a desmoronarse, de todos modos.
El veneno evoluciona más comúnmente como un método de defensa o como una forma de someter a las presas, dijo Jenner a Live Science. Precisamente qué tipo de veneno evoluciona depende en gran medida de cómo viva el animal. La evolución esencialmente puede adaptar el veneno a las necesidades de un animal a través de la selección natural, dijo Fry. Hay algunas serpientes del desierto, por ejemplo, que tienen diferente veneno a pesar de ser de la misma especie, solo por el lugar donde viven, dijo: En el suelo del desierto, donde las serpientes cazan principalmente ratones, el veneno actúa principalmente sobre el sistema circulatorio porque no es difícil para una serpiente rastrear a un ratón moribundo a corta distancia en un terreno plano. En las montañas rocosas cercanas, donde las serpientes cazan principalmente lagartos , el veneno es una potente neurotoxina, porque si la presa no se inmoviliza inmediatamente, puede corretear fácilmente en una grieta y desaparecer para siempre.
Algunos mamíferos tienen veneno. Los murciélagos vampiro, que tienen una saliva tóxica que previene los coágulos de sangre, usan su arma química para alimentarse de las heridas de manera más efectiva. Las musarañas venenosas y los solenodontes parecidos a las musarañas (pequeños mamíferos excavadores) pueden superar su categoría de peso utilizando su veneno para someter a presas más grandes de las que podrían matar de otra manera. Las musarañas a veces también usan su veneno para paralizar a sus presas (generalmente insectos y otros invertebrados) para almacenarlas y luego picarlas. Mientras tanto, los ornitorrincos, que no tienen una mordedura venenosa pero tienen un espolón venenoso en sus patas traseras, usan principalmente su veneno en peleas con otros ornitorrincos por parejas o territorios, dijo Jenner.
Los humanos, por supuesto, han inventado herramientas, armas y estructuras sociales que realizan la mayoría de estos trabajos sin necesidad de colmillos venenosos. Y el veneno también es costoso, dijo Fry. Construir y plegar todas esas proteínas requiere energía. Por esa razón, el veneno se pierde fácilmente cuando no se usa. Hay especies de serpientes marinas, dijo Fry, que tienen glándulas venenosas vestigiales, pero ya no son venenosas, porque pasaron de alimentarse de peces a alimentarse de huevos de peces, que no requieren una mordedura tóxica. Es posible que la nueva investigación no genere muchas esperanzas de nuevos superpoderes para los humanos, pero comprender la genética detrás del control del veneno podría ser clave para la medicina, agregó Fry.
Si el cerebro de una cobra comenzara a expresar los genes que expresan sus glándulas venenosas, la serpiente moriría inmediatamente de autotoxicidad. Aprender cómo los genes controlan la expresión en diferentes tejidos podría ser útil para comprender enfermedades como el cáncer, que causa enfermedad y muerte en gran parte porque los tejidos comienzan a crecer sin control y a secretar productos en lugares del cuerpo donde no deberían hacerlo. “La importancia de este documento va más allá de este campo de estudio, porque proporciona una plataforma de partida para todos esos tipos de preguntas interesantes”, dijo Fry.
Fuente: Live Science.
