Los secretos del veneno de las serpientes

La serpiente taipan, un reptil de tres metros de largo del interior de Australia, no es el tipo de criatura al que la mayoría de la gente querría molestar. Gota a gota, su veneno es el más mortífero del mundo. Sus víctimas se derrumban en segundos y sufren una muerte rápida.

Brian Fry, biólogo de la Universidad de Melbourne, no es como la mayoría de la gente. No sólo molesta a las taipanes del interior, sino que las caza en los campos de caña de azúcar, los inmoviliza y los mete en bolsas. Más tarde extrae el veneno de sus colmillos. Además de las taipanes del interior, Fry recoge veneno de víboras mortales, serpientes de cascabel, serpientes marinas, cobras rey y muchas otras. Calcula que manipula entre 2.000 y 3.000 serpientes al año. "Trabajar con algunas de estas serpientes es la mayor descarga de adrenalina que puedas experimentar", reconoce.

Para el tratamiento de insuficiencia cardiaca, se estudian las toxinas que relajan el corazón

La mayoría de las serpientes venenosas produce un cóctel de sustancias

Pero la adrenalina no es lo que mueve a Fry, de 34 años. Él cree que reconstruir la historia evolutiva de los venenos conducirá a avances médicos. En los últimos 35 años, los científicos han convertido el veneno de las serpientes en fármacos. El pasado febrero, Fry y sus colegas presentaron una patente para una sustancia hallada en el veneno de la taipan del interior que puede ayudar en el tratamiento de la insuficiencia cardiaca congestiva. Las serpientes producen veneno en glándulas especiales a ambos lados de la mandíbula. Cuando atrapan a su presa, aprietan la glándula y escupen el líquido. En algunas especies, el veneno se vierte en la herida. En otras, como las cobras y las taipanes del interior, el veneno penetra primero en los colmillos huecos y luego en la presa. Una vez que los compuestos del veneno penetran en la presa, se convierten en asesinos, bloqueando receptores concretos en la superficie de las células o proteínas específicas del flujo sanguíneo. Algunas moléculas del veneno pueden taponar los canales que utilizan las células musculares para recibir señales de las neuronas para que se contraigan y sin el los músculos se vuelven flácidos, lo que provoca asfixia. Otros venenos hacen que el sistema inmunológico caiga en barrena. Y otros relajan las paredes de los vasos sanguíneos, causando conmociones y hemorragias. En lugar de recurrir a uno de esos ataques, la mayoría de serpientes venenosas produce un cóctel de sustancias.

Muchos investigadores afirman que distintas especies de serpientes venenosas, pequeñas serpientes de cascabel y cobras desarrollaron el veneno independientemente, ya que observaron que los parientes cercanos de estas serpientes venenosas no lo eran.

Fry descubrió que estaban equivocados. "La mayoría de las serpientes que no consideramos venenosas en realidad lo son", explica. Las culebras de jaretas y muchas otras serpientes supuestamente no venenosas en realidad producen pequeñas cantidades de veneno, pero eso no significa que las culebras de jaretas sean peligrosas. "Sólo necesitan es aturdir a una rana o ralentizarla un poco", dice.

Estos hallazgos le alentaron a realizar un estudio a gran escala sobre la evolución del veneno de las serpientes. Su proyecto habría sido imposible hace unos años, ya que los métodos tradicionales para identificar nuevos venenos son muy lentos. Pero la tecnología desarrollada para el Proyecto del Genoma Humano ha supuesto un cambio. "En lugar de pasarme dos meses para realizar dos o tres secuencias proteínicas, en un mes puedo hacer 2.000", afirma.

Él identifica los agentes que son activos en las células glandulares del veneno, y luego lee su secuencia de ADN. Aproximadamente la mitad de los genes activos en una célula glandular del veneno producen proteínas de mantenimiento conocidas, que son esenciales para cualquier célula animal. Casi todas las demás son venenos.

Fry ha hecho árboles evolutivos de estos genes del veneno que indican que el veneno en realidad se desarrolló una sola vez en las serpientes. Empezó siendo producido a niveles bajos; más tarde, algunas desarrollaron una mordedura más mortífera. Las que desarrollaron veneno ya no tenían que recurrir únicamente a la opresión y otras formas de someter físicamente a su presa. Esta adaptación ha liberado a las serpientes "de ser musculosas, de los movimientos lentos y de tener que matar a sus presas utilizando la opresión", dice Fry. "Pueden ser ligeras, ágiles, atléticas y ocupar cualquier hueco en el fondo del océano o en la copa del árbol más alto".

La investigación de Fry también ha vertido luz sobre el origen de las sustancias del veneno. Varios científicos han sugerido que las toxinas del veneno son proteínas de la saliva. Señalan que las proteínas ordinarias de la saliva pueden empezar a descomponer comida en la boca y quizá todo lo que hizo falta para convertirlas en venenos fue una ligera mutación. Pero Fry afirma en Genome Research, que el ADN de los genes del veneno contradice esta idea. Él ha elaborado árboles evolutivos de 24 genes venenosos, buscando sus parientes cercanos entre genes no venenosos. Sólo en dos casos descubrió que los genes del veneno partían de genes de la saliva. En casi todos los demás casos, los genes del veneno evolucionaron de otros ajenos a la glándula venenosa, por ejemplo de la sangre, el cerebro o el hígado.

La evolución de un gen venenoso típico puede comenzar con la duplicación accidental de un gen activo en otro órgano. En un proceso conocido como reclutamiento genético, una de estas copias posteriormente muta y empieza a fabricar proteínas en la glándula venenosa. En algunos casos, estas proteínas prestadas resultan ser perjudiciales cuando se le inyectan a la presa de una serpiente. Después la selección natural favorece las mutaciones que hacen estas proteínas más letales. Investigaciones anteriores sobre el veneno habían ofrecido indicios de que algunas toxinas podrían haber evolucionado de este modo, pero nada más. Por ejemplo, Elazar Kochva, zoólogo de la Universidad de Tel Aviv, y sus colegas, habían observado algunas similitudes entre el veneno del áspid de madriguera y ciertos enzimas en mamíferos.

El experto australiano ha determinado que las moléculas venenosas que ha aislado de las taipanes evolucionaron a partir de una familia de proteínas llamadas péptidos natriuréticos, que en serpientes, humanos y otros vertebrados relajan los músculos que rodean al corazón. En los ancestros de las taipanes del interior, los genes de los péptidos natriuréticos empezaron a fabricar estas proteínas en las glándulas venenosas y con el tiempo, su capacidad de relajación muscular aumentó. Ahora pueden impedir por completo la contracción de la aorta de su presa. "Reducen la presión sanguínea, lo cual deja sin sentido a la presa", explica Fry. "Eso da a las toxinas lentas, pero más letales, la posibilidad de ejercer su efecto". Estas toxinas más lentas crean multitud de coágulos en el flujo sanguíneo de la presa, provocando numerosas apoplejías.

Fry y sus colegas exponen su trabajo en Biochemical y Biophysical Research Communications. Están estudiando las toxinas que relajan el corazón para el tratamiento de insuficiencia cardiaca congestiva. Al relajar los vasos sanguíneos que rodean al corazón, quizá sea posible aumentar el flujo de sangre que sale de él, y cómo han evolucionado a partir de proteínas que sólo actúan sobre el corazón, probablemente no supondrán riesgo para otras partes del cuerpo. Fry espera que todo esto lleve a la protección de las serpientes. "Si acabas con las serpientes, podrías estar matando el próximo fármaco milagroso", afirma.

© The New York Times