Un truco genético otorga a las ratas de madera una ventaja evolutiva frente al veneno de cascabel, según informan investigadores.
Las ratas de madera pesan menos de medio kilo, pero pueden sobrevivir a mordeduras de serpientes de cascabel venenosas que hospitalizarían, o incluso matarían, a un humano adulto.
Una nueva investigación ha revelado una pista sobre cómo estos pequeños roedores, también conocidos como ratas de cola, han evolucionado una inmunidad tan potente: acumulando copias adicionales de genes.
El estudio, publicado en la revista Molecular Biology and Evolution, se centró en un grupo de genes llamados SERPINs, que codifican una proteína que bloquea un componente común del veneno de serpiente. Investigaciones previas demostraron que SERPINA1 inhibe el veneno de la víbora europea, pero se sabe mucho menos sobre un gen relacionado llamado SERPINA3.
“Queríamos determinar una base genética subyacente a esta resistencia al veneno”, afirma Matthew Holding, un biólogo evolutivo del laboratorio de David Ginsburg en el Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad de Michigan.
“Observamos que, mientras que los humanos tienen solo un gen SERPINA3, estas ratas tienen 12 copias. Cada una codifica una proteína ligeramente diferente, y no tenemos idea de qué hacen”.
Esta investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de la Salud y la Beca de Verano de Honor de la Universidad de Michigan.
La docena de genes SERPINA3 en las ratas de madera surgió a través de un proceso llamado duplicación en tándem, en el que una copia adicional de un gen se inserta en el genoma durante el desarrollo. Debido a que el gen original permanece intacto, realizando sus funciones originales, la nueva copia puede evolucionar para codificar una proteína diferente con otra función.
Las duplicaciones en tándem se encuentran con frecuencia en el veneno de serpiente. A medida que las presas de las serpientes se vuelven resistentes al veneno, evolucionan nuevas proteínas para hacer que el veneno sea tóxico de otras maneras. El equipo de investigación se preguntó si los cambios genéticos en el veneno de serpiente podrían estar impulsando la duplicación y diversificación de SERPINA3 en respuesta.
Meilyn Ward, una ex estudiante de pregrado del laboratorio de Ginsburg que codirigió el estudio con Holding, probó las proteínas producidas por cada uno de los 12 genes SERPINA3 de la rata de madera contra muestras de veneno recolectadas de las serpientes de cascabel que cazan a estos roedores. Descubrieron que muchas de las proteínas SERPINA3 se unían directamente a los componentes del veneno que lo hacen tóxico, bloqueando su capacidad para causar daño.
El equipo de investigación también observó una variación sustancial en las actividades de las diferentes proteínas. Algunas de las proteínas no mostraron ninguna interacción con el veneno, lo que indica que tienen un papel completamente diferente en la supervivencia de los mamíferos, mientras que otra proteína inhibió simultáneamente dos componentes diferentes que forman la base de la toxicidad del veneno.
“Nuestros hallazgos incorporaron las proteínas SERPINA3 a la conversación sobre la resistencia al veneno”, dice Ward, quien ahora es estudiante de medicina en la Universidad de Duke. “El trabajo previo en esta área se había centrado principalmente en SERPINA1, y ahora sabemos que estos genes SERPINA3 duplicados son un factor importante en la coevolución entre las ratas de madera y sus depredadores”.
Holding afirma que esto nos da una idea de cómo la duplicación de genes puede desempeñar un papel en la evolución de la resistencia al veneno, como uno de los muchos factores potenciales.
“Y descubre una herramienta más en la caja de herramientas de los roedores que se puede estudiar en otros animales como parte de esta pregunta más amplia de cómo sobrevivir a las mordeduras de serpientes venenosas”, dice.
Además de Holding y Ward, los autores del estudio fueron Laura Haynes y David Ginsburg de la Universidad de Michigan, Mark Margres de la Universidad del Sur de Florida y Marjorie Matocq de la Universidad de Nevada Reno.
Fuente: University of Michigan
