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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Origen evolutivo del veneno

Origen evolutivo del veneno - Quilo de Ciencia podcast - CienciaEs.com

Además de su utilidad para el desarrollo tecnológico, la ciencia nos es también muy útil en el ámbito intelectual. La ciencia nos permite aproximarnos a comprender mejor el mundo y a poder explicar ciertas de sus características desde un punto de vista lógico y racional, alejando de nosotros la desagradable idea de la caprichosa levedad de la Naturaleza.

Una de las ideas científicas que más ha ayudado a establecer que las cosas en la Naturaleza no suceden, en general, por capricho, sino más bien por necesidad, es la evolución de las especies. Esta poderosa idea, hoy confirmada por enorme cantidad de evidencias científicas que se extienden desde el ámbito molecular al ámbito anatómico, permite comprender cómo y por qué diferentes tipos de animales y plantas pueblan hoy el mundo, todos ellos derivados de un ser vivo inicial, del que, bien es cierto, la ciencia todavía no conoce sus características ni los detalles de su origen.

Sin embargo, la evolución de las especies es un concepto que debe permitirnos no solo comprender, por ejemplo, por qué y cómo los ancestros terrestres de las ballenas perdieron las patas y desarrollaron aletas, sino prácticamente todas las propiedades y capacidades de las especies hoy vivas sobre el planeta. A este respecto, una de las propiedades de algunos seres vivos tan agradables como las arañas, las escolopendras o las serpientes, aún no era completamente comprendida: ¿de dónde y cómo surge su veneno?

El estudio de los componentes de los venenos de estos y otros animales ha revelado que están compuestos por numerosas sustancias, las cuales, en general, poseen una potente actividad neurotóxica. Al impedir el funcionamiento de las neuronas, las presas envenenadas mueren o son inmovilizadas, y son así fácilmente capturadas.

Desde un punto de vista evolutivo, tiene sentido que algunas especies pudieran desarrollar esta estrategia para sobrevivir. No obstante, no todo lo que tiene sentido es posible. Por ejemplo, tiene mucho sentido desplazarse sobre ruedas para recorrer grandes distancias, moverse más rápido y escapar de los predadores o capturar mejor a las presas, pero ningún ser vivo las ha podido desarrollar. Todos los animales deben conformarse con sus extremidades porque carecen de ruedas.
Por consiguiente, si algunos animales han desarrollado potentes venenos a lo largo de la evolución es no solo porque tiene sentido para ellos, sino también porque es posible. ¿Por qué y cómo han podido surgir los venenos de los animales venenosos?

Insulina venenosa

Una primera evidencia para comprender el origen de las sustancias venenosas la proporcionó el estudio del animal más venenoso del mundo, que no es una serpiente, sino, curiosamente, un caracol marino: Conus geographus. Estos caracoles, habitantes del océano Índico y el mar Rojo, secretan un poderosísimo veneno, compuesto de cientos de toxinas que atacan al sistema nervioso de los escurridizos peces de los que se alimentan, inmovilizándolos, lo que les concede el tiempo necesario para capturarlos, a pesar de su legendaria lentitud. Hace unos meses, se realizó el sorprendente hallazgo de que uno de los componentes mayoritarios de este veneno era una variante de la hormona insulina. Esta variante, mucho más potente que la original, producía un choque hipoglucémico en los peces que acababa por afectar seriamente al funcionamiento de las neuronas, células que necesitan absolutamente de glucosa como fuente de energía.

Se hace ahora más fácil comprender el origen de los venenos. Estos podrían surgir de modificaciones moleculares (mutaciones) de las propias sustancias corporales que poseen una actividad necesaria para el control de los procesos biológicos. Así, el gen de una hormona podría ser copiado (el animal guarda el original no mutado, ya que le resulta necesario) y esta copia podría sufrir mutaciones que, poco a poco, la irían convirtiendo en una sustancia más potente que la hormona original, lo que la haría tóxica. Definitivamente, una insulina tan potente que cause hipoglucemia aguda no es conveniente para el control de la glucosa en sangre. En cambio, esta potente hormona modificada, inyectada con una mordedura o picadura, se convertiría en un eficaz veneno. El mismo tipo de evolución puede haber generado las otras toxinas componentes de los venenos, derivadas de otras hormonas o proteínas normales.

En efecto, ahora, investigadores de la universidad de Queensland, en Australia, estudian los componentes de venenos de arañas y miriápodos (escolopendras), y encuentran que otra hormona, esta vez de la familia de los neuropéptidos, es decir, pequeñas proteínas que regulan la actividad neuronal, se ha convertido en una potente toxina por el proceso evolutivo mencionado antes. En este caso, la hormona original también participaba en el control de la glucosa. Esta evolución se ha producido de manera independiente en ambos tipos de animales, lo que supone un ejemplo interesante de la llamada evolución convergente, es decir, la aparición de una propiedad o capacidad similar en animales de diferentes clases, como arácnidos y miriápodos.

Desde el punto de vista molecular, los investigadores descubren que esta toxina posee un núcleo estructural común con la hormona de la que deriva, el cual funciona como una especie de andamio, sobre el que se pueden hacer otras modificaciones “de diseño”, las cuales permitirán tal vez generar derivados con propiedades farmacológicas que, lejos de envenenar, podrán tal vez servir para curar o al menos aliviar ciertas enfermedades. En este sentido, ya se estudia llevar a cabo investigaciones para modificar la toxina del caracol marino, encaminadas a conseguir un derivado de la insulina que permita tratar mejor la diabetes. La evolución, sin duda, relaciona de manera íntima la vida y la muerte, pero, gracias a la ciencia, permite también relacionar salud y enfermedad.

Referencia: Undheim et al., Weaponization of a Hormone: Convergent Recruitment of Hyperglycemic Hormone into the Venom of Arthropod Predators, Structure (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.str.2015.05.003

Obras de divulgación de Jorge Laborda

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Quilo de Ciencia Volumen II. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen III. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IV. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen V. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VI. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VII. Jorge Laborda

Circunstancias encadenadas. Ed. Lulu

Circunstancias encadenadas. Amazon

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos

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