Los venenos de las serpientes y las proteínas salivales de los mamíferos comparten un origen común

Las serpientes, algunos lagartos e incluso algunos mamíferos pueden tener una mordedura venenosa. Aunque estos linajes se dividieron hace más de 300 millones de años, sus venenos han evolucionado a partir de la misma proteína salival ancestral, informaron científicos hoy en Biología BMC.

Investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) en Japón y la Universidad Nacional de Australia se centraron en una clase de toxinas que se encuentran en la mayoría de los venenos de serpientes y todos los demás venenos de reptiles y mamíferos llamados calicreína serina proteasas y rastrearon sus orígenes a un gen encontrado en un ancestro común.

“Los venenos son cócteles de proteínas tóxicas que han evolucionado en todo el reino animal, típicamente como un método para matar o inmovilizar presas”, explicó Agneesh Barua, co-primer autor y Ph.D. estudiante en OIST. “Los sistemas de veneno oral que se encuentran en las serpientes son particularmente complejos y el origen de sus venenos aún no está claro”.

En un artículo anterior, Barua y sus colegas encontraron que la glándula salival de los mamíferos y la glándula del veneno de serpiente comparten un patrón similar de actividad en un grupo de genes reguladores, lo que sugiere que la base necesaria para que el veneno evolucione existe tanto en serpientes como en mamíferos.

“En ese artículo, planteamos la hipótesis de que en el antepasado de las serpientes y los mamíferos había un grupo común de genes que tenían un potencial tóxico”, dijo Barua. Luego, las serpientes y los mamíferos tomaron diferentes caminos evolutivos, con linajes de serpientes que desarrollaron brebajes diversos y cada vez más tóxicos, mientras que en los mamíferos, el veneno evolucionó, pero en un grado mucho menor. Pero lo que queríamos saber es si las toxinas dentro del veneno de mamíferos y serpientes evolucionó a partir de un gen ancestral común “.

Las serina proteasas de calicreína son un tipo de enzima que degrada las proteínas, que desempeñan un papel clave en la regulación de la presión arterial. La saliva de los mamíferos contiene pequeñas cantidades de estas proteínas, aunque su función sigue sin estar clara hasta el día de hoy. Pero en las serpientes venenosas y los mamíferos, como las musarañas y los solenodontes, estas proteínas han desarrollado toxicidad. Cuando se inyectan en grandes cantidades, reducen drásticamente la presión arterial, lo que puede causar pérdida del conocimiento e incluso la muerte.

Al principio, los investigadores notaron similitudes bioquímicas entre las calicreína serina proteasas en el veneno de serpientes y las de la saliva de los mamíferos, pero los científicos no sabían hasta ahora si, de hecho, estaban relacionadas. “Hay tantas serina proteasas diferentes que tienen un alto grado de similitud, que hasta ahora era demasiado difícil aislar los genes correctos necesarios para determinar la historia evolutiva”, dijo Barua.

Con los avances recientes en los métodos genómicos, el grupo de investigación pudo identificar y comparar todos los genes de calicreína en reptiles, anfibios, peces y mamíferos para crear un árbol evolutivo.

De manera emocionante, encontraron que las calicreína serina proteasas del veneno de serpiente y las calicreínas salivales de mamíferos evolucionaron a partir del mismo gen ancestral.

“Esta es una evidencia realmente sólida para nuestra hipótesis de que el veneno evolucionó a partir de un grupo común de genes en un ancestro que tenía un potencial tóxico”, dijo Barua. “Pero lo más sorprendente fue que las calicreínas salivales no tóxicas, como las que se encuentran en humanos y ratones, también evolucionaron a partir del mismo gen ancestral”.

De hecho, los investigadores encontraron que las calicreínas no tóxicas en la saliva de los mamíferos estaban más estrechamente relacionadas con las toxinas venenosas que se encuentran en las serpientes que con otras calicreínas que se encuentran dentro de los mamíferos.

En general, esta evidencia sugiere que las proteínas de calicreína salival en mamíferos, incluidos los humanos, también tienen el potencial evolutivo de volverse tóxicas.

Pero, añadió Barua rápidamente, hay una salvedad. “El hecho de que tengamos los componentes básicos para que el veneno evolucione no significa que esto ocurrirá. El veneno es realmente costoso desde el punto de vista energético, por lo que tenía que haber una fuerte presión ecológica, que los humanos y la mayoría de los mamíferos no tienen. “

Pero lo que esto nos dice, dijo, es que la línea entre mamíferos venenosos y no venenosos es más borrosa de lo que se pensaba.