Historias de serpientes y venenos

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Esta semana se han publicado en PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) los genomas de la pitón de Birmania (Python molurus bivittatus) y de la cobra real (Ophiophagus hannah), los dos primeros genomas de serpientes publicados. La revista Science aprovecha para dedicar un especial con cuatro artículos periodísticos (News Focus) con historias sobre serpientes y venenos titulado «Secrets of Snakes,» Science 342: 1159, 6 Dec 2013. Permíteme un breve recorrido por estos artículos, que me han resultado realmente curiosos. Por cierto, los artículos técnicos con los genomas son Todd A. Castoe et al., «The Burmese python genome reveals the molecular basis for extreme adaptation in snakes,» PNAS, AOP 02 Dec 2, 2013, y Freek J. Vonk et al., «The king cobra genome reveals dynamic gene evolution and adaptation in the snake venom system,» PNAS, AOP 02 Dec 2013.

Elizabeth Pennisi, «Genes for Extremes,» Science 342: 1160-1161, 6 Dec 2013, nos cuenta que hay unas 3000 especies de serpientes distribuidas por todo el mundo, la mitad de las cuales son venenosas. Se cree que las serpientes evolucionaron a partir de lagartos terrestres que se adaptaron a vivir en madrigueras subterráneas; así lo indicó un estudio sobre el oído interno de las serpientes que es similar, tanto en las serpientes acuáticas actuales y como en las terrestres, al de la serpiente basal extinta llamada Najash, que tenía dos patas posteriores (Michael Balter, «The Ears Have It: First Snakes Were Burrowers, Not Swimmers,» Science 342: 683, 08 Nov 2013). Las serpientes, además de perder las patas y que sus ojos degeneraran, adquirieron un metabolismo muy económico capaz de lidiar con niveles bajos de oxígeno.

La ruta evolutiva que llevó a las serpientes constrictoras (como la pitón) y a las venenosas (como la cobra) es diferente. Las pitones pasaron de una dieta insectivora a devorar animales grandes, desarrollando un sistema de constricción de sus presas (envuelven con su cuerpo a la presa hasta estrangularla). Las cobras desarrollaron dientes exteriores que se mueven de forma independiente a sus dientes internos y que están especializados en inyectar veneno.

Todd Castoe (Univ. Texas, Arlington), primer autor del artículo en PNAS que ha secuenciado el genoma de la pitón de Birmania (PNAS, AOP 02 Dec 2, 2013), eligió esta especie porque ha invadido la región de Everglades en Florida (EEUU). Las pitones pueden estar meses sin comer, pero cuando lo hacen sus órganos internos (riñón, hígado e intestino) duplican su tamaño en menos de 3 días y se incrementa su metabolismo en un factor de 40. Castoe espera que las bases moleculares de este crecimiento masivo de órganos puedan dar pistas sobre la forma de tratar algunas enfermedades (como el cáncer o enfermedades cardiovasculares).

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Freek Vonk (Centro de Biodiversidad Naturalis en Leiden, Holanda), primer autor del artículo en PNAS que ha secuenciado el genoma de la cobra real (PNAS, AOP 02 Dec 2013) es toda una estrella mediática en Holanda, como nos cuenta Martin Enserink, «The Freek Show,» Science 342: 1164-1165, 6 Dec 2013. Participa en el talk show televisivo de su novia, Eva Jinek, pero además es muy respetado como científico. Vonk publicó un Nature en 2006 como cuarto autor (Nature 439: 584-588, 02 Feb 2006) y un News & Views en 2008 como primer autor (Nature 454: 282-283, 17 Jul 2008). Ambos artículos fueron grandes noticias en Holanda y su novia le puso una sección fija en su programa. En 2009, Vonk logró que le produjeran un programa de televisión para niños sobre animales de África, «Freek in the Wild,» que tuvo un enorme éxito. Este mes ha empezado a grabar un nuevo programa, digirido a adultos, «Freek in Australia,» que será emitido en prime time.

El veneno de las serpientes interfiere con múltiples rutas metabólicas en el cuerpo humano y abre un camino para desarrollar multitud de fármacos, como nos cuenta Kai Kupferschmidt, «From Toxins to Treatments,» Science 342: 1162-1164, 6 Dec 2013. Se estima que hay unos 170.000 animales venenosos en el mundo, cuyo veneno contiene unas 250 proteínas de interés, lo que aporta unos 40 millones de compuestos de interés farmacéutico.

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En la década de los 1960, investigadores brasileños descubrieron que el veneno de la jaracacá o víbora punta de lanza (del género Bothrops) contenía unas proteínas llamadas BPF que bajaban la presión arterial. Gracias a ello, químicos de la empresa farmacéutica Bristol-Myers Squibb desarrollaron el captopril, un inhibidor de la enzima convertidora de angiotensina que actúa bloqueando la proteína peptidasa del centro activo de la misma, lo que disminuye el nivel de ciertas sustancias químicas que oprimen los vasos sanguíneos. Este fármaco se usa para tratar la hipertensión y la insuficiencia cardíaca, generando beneficios de miles de millones de dólares.

En 1998, la FDA de EEUU aprobó la eptifibatida, un anticoagulante que bloquea la formación de las plaquetas, basado en una proteína que se encuentra en el veneno de la serpiente de cascabel (Sistrurus miliarus barbouri). Hay muchos otros fármacos basados en venenos de serpientes que están hoy en día en la fase de ensayos clínicos. El proyecto VENOMICS, que se inició en 2011 financiado por la Unión Europea, pretende desarrollar una biblioteca de unas 50.000 proteínas de unos 200 venenos diferentes que pueden tener potencial terapéutico (no sólo venenos de serpientes, sino también de arañas y ciempiés).

Identificar una proteína prometedora en un veneno es el primer paso en el largo camino hacia el desarrollo de un posible medicamento. Esta proteínas son muy efectivas, pero presentan muchos efectos secundarios, que se reducen cuando se desarrolla un péptido más pequeño basado en su sitio activo (un proceso largo y tedioso). Además, los fármacos derivados de venenos deben ser administrados por vía intravenosa, pues son proteínas que se descomponen en el estómago al ser ingeridos por vía oral. Se requieren cambios estructurales importantes en la proteína para habilitar la vía oral, mucho mejor de cara a la administración periódica del paciente.

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Finalmente, Erik Stokstad, «Island of the Snakes,» Science 342: 1166-1167, 6 Dec 2013, nos habla de la plaga de serpientes arbóreas (Boiga irregularis) en la isla de Guam, territorio de EE.UU. en el Pacífico occidental. Estas llegaron a la isla en la década de 1940 y han exterminado las poblaciones de aves, murciélagos y lagartos nativos. Inofensivas para los humanos adultos, han llegado a casas con bebés y han tratado de ingerir sus brazos (aunque sin éxito). En líneas de alta tensión se electrocutan unos 200 serpientes al año, provocado cortes del suministro eléctrico. El Departamento de Agricultura de EEUU inspecciona toda carga que abandona Guam para evitar que se propague la plaga y mata a las serpientes en los bosques que rodean los puertos y las pistas de aterrizaje. En septiembre se inició una campaña de prueba de la erradicación de las serpientes mediante fumigación desde helicópteros. Parece que ha tenido éxito y se extenderá a toda la isla. El objetivo a largo plazo es devolver la fauna nativa a la isla.

PS: Recomiendo leer «El genoma de la cobra real da las claves de su veneno,» Agencia SINC, 03 Dic 2013.



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 6 diciembre, 2013
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