Esta semana la Universidad de Costa Rica (UCR) dio a conocer que el trabajo del científico costarricense José María Gutiérrez Gutiérrez, está resaltando en el plano internacional luego de que su labor con investigadores de talla mundial avanzase en el proceso de descifrar la composición del veneno de la serpiente escupidora, una de las más peligrosas del mundo.

Gutiérrez es investigador jubilado y profesor emérito del Instituto Clodomiro Picado (ICP-UCR) y de la Facultad de Microbiología, y en el 2020 recibió el Premio Rodrigo Facio por su trabajo y por las repercusiones que sus aportes han tenido en el ámbito nacional e internacional.

Así pues, la investigación en cuestión refiere a un estudio que se realizó en conjunto con 27 especialistas provenientes del Reino Unido, Estados Unidos, Australia, Países Bajos, España, Noruega y Brasil y cuyos resultados recientemente se publicaron en la revista Science, considerada como una de las más prestigiosas del planeta por su rigurosidad académica.

En la publicación denominada Convergent evolution of pain-inducing defensive venom components in spitting cobras (Evolución convergente de los componentes del veneno defensivo que inducen dolor en las cobras escupidoras) los especialistas descubrieron que las cobras escupidoras modificaron la composición de su veneno como mecanismo de defensa para su supervivencia.

Esta investigación, según informó la UCR esta semana, ayudó a romper varios paradigmas mundiales al respecto, pues la capacidad de modificar estas características no es típica en serpientes, según señala la biología evolutiva.

De hecho, es por eso que la Escuela de Medicina Tropical de Liverpool (entidad donde se desarrolló la investigación) señaló en su comunicado de prensa al respecto que:

Los resultados proporcionan el primer ejemplo de que la evolución del veneno de serpiente también está asociada con un papel en la defensa. Es decir, no es solo como se creía antes, que la evolución del veneno se basa únicamente en la capacidad de capturar presas”.

Fotografía de una cobra Naja nubiae. Museo de Historia Natural (Londres). Fuente: UCR.

Experto explica

Como les comentábamos, el trabajo del equipo costarricense es parte de una investigación más grande que coordina el Centro de Investigación e Intervenciones sobre Mordeduras de Serpientes (CSRI) de la Escuela de Medicina Tropical de Liverpool (LSTM).

Los investigadores del CSRI lideraron el equipo internacional, con el fin de estudiar los orígenes evolutivos de este rasgo defensivo de las cobras que considerado como novedoso, es decir el de escupir veneno.

De todas las serpientes del mundo (incluida la gran familia de las cobras), sólo las del tipo escupidoras tienen esa habilidad y por ello la pregunta generadora de la investigación era la de ¿por qué?

Según detalló Gutiérrez al referirse al respecto, los venenos de serpiente tienen varias funciones y una de ellas es inmovilizar y subyugar a las presas. Para ello se aprovechan de las toxinas para paralizar a la presa, o bien, producirle daño en sus tejidos para inmovilizarla. De esta manera, la serpiente puede ingerir al animal que se convertirá en su alimento.

Sin embargo, hay otro objetivo muy poco estudiado de los venenos, y es su función de defensa contra los depredadores. Entender esto fue, justamente, el objetivo principal de la investigación.

Gutiérrez al referirse a la investigación, sostuvo que:

A lo largo de millones de años de evolución, las cobras desarrollaron un veneno que tiene el potencial de matar a las presas. Pero siguieron evolucionando y años después también generaron un mecanismo defensivo. No solo se lograron poner de forma vertical para dar una impresión de ser más grandes y enfrentarse a sus enemigos, sino que también lograron otra adaptación defensiva que solo la tiene ciertos grupos de cobras, y es la capacidad de escupir veneno”.

El trabajo investigativo también identificó que el veneno que es expulsado por las cobras escupidoras alcanza 2 metros y medio de distancia y va directo a la cara y los ojos del rival.

Según los investigadores, este avance científico permite comprender los procesos por los cuales los organismos sobreviven, al comprobar que "la defensa puede tener una influencia poderosa en la evolución del veneno de las serpientes" y esa es justamente, la razón por la cual el tema ocupó la portada de la revista Science.

Convergencia evolutiva en las serpientes escupidoras

Los investigadores también descubrieron que en tres grupos de cobras diferentes (una de Asia y las dos de África) se encuentra la misma característica a la hora de escupir veneno.

Lo anterior, según detalló la UCR, "ocurrió sorpresivamente, en tres momentos distintos con una diferencia de millones de años y con una lejanía geográfica comprobada. A este fenómeno se le conoce como convergencia evolutiva".

Por ello, Gutiérrez explicó que:

El trabajo muestra que esa característica de las cobras escupidoras apareció en tres ocasiones distintas y en grupos de cobras diferentes. Una en un grupo de cobras de África, entre siete a once millones de años. Otra en Asia, entre dos y cuatro millones de años, y un tercer grupo en África. Los tres son eventos independientes, pero con una misma característica. Estos grupos de cobras, aunque estaban en distintos momentos, lograron cambiar sus colmillos y modificar el orificio para así poder eyectar el veneno de frente”.

Según los especialistas universitarios, la convergencia evolutiva suele responder a la presión selectiva. Esta presión es, justamente, el motor de la evolución y privilegia la permanencia de ciertas características que generan alguna ventaja a las especies en situaciones particulares y también es resultado de la selección natural en la que el individuo mejor adaptado es el que sobrevive.

En esta misma línea, la investigación también demostró que las cobras aumentaron la producción de toxinas fosfolípidas A2(PLA2) (es decir la base de su veneno), en un proceso que les ayudó a mejorar su composición venenosa y así elevar el dolor en sus presas, por lo que sus capacidades defensivas también mejoraron.

Según Gutiérrez:

En este estudio se comparó qué diferencias había entre los venenos de las cobras escupidoras y las cobras que no son escupidoras a ver si, además del comportamiento de escupir el veneno, aparecía alguna otra cosa en el veneno que también cambiara. En efecto, se encontró un cambio y estaba vinculado con la fosfolipasa A2”,

Según el investigador, esta evolución de la composición del veneno se debe, probablemente, a que ahora permite a las cobras defenderse más eficazmente de los depredadores o agresores al eyectar veneno a los ojos y cara, zonas muy sensibles. El resultado del ataque es un gran dolor, inflamación e incluso ceguera.

Lo interesante en la historia evolutiva de las cobras es que primero desarrollan ese comportamiento de posicionarse de manera vertical para defenderse. Luego, generan citotoxinas que permiten defenderse al morder porque producen dolor. Pero luego, desarrollan otro mecanismo que es escupir el veneno y mejoran, posteriormente, su composición para generar más dolor de una manera muy eficiente”, indicó el doctor.

Tras la investigación anterior, y en lugar de detenerse, las preguntas más bien se multiplicaron pues ahora el equipo se cuestiona respecto a qué enemigo es el que motivó la evolución defensiva de estas cobras escupidoras.

Al respecto, el estudio concluye la posibilidad de que las cobras escupidoras tuvieran como enemigos a los ancestros del ser humano, una hipótesis que concuerda con el comportamiento de primates en África y en Asia, los cuales ven a las serpientes (sobre todo las venenosas) con temor y como un animal peligroso, por lo cual las agreden.

Así las cosas, el descubrimiento de esta ventaja adaptativa es la que ahora expone el nombre del científico nacional en todo el globo. Los interesados en leer la investigación completa (que está en inglés) pueden acceder a ella, aquí.