Arrecifes de veneno y ponzoña

Guerra química en la carrera armamentística de la evolución


Medusa luminiscente (Pelagia noctiluca)
Dicho modestamente, el mundo submarino es variado, alberga vida vegetal y animal que va desde micro-organismos unicelulares a vertebrados complejos de 30 metros que se alimentan de presas que no pueden ver. Los organismos marinos han descendido en linajes que datan desde hace 3 billones de años, y en ese extraordinario período de tiempo innumerables especies han aparecido, y después, por una razón u otra, se han menguado, quedando desparecidas en el olvido.

Las criaturas que los buzos ven en los corales de hoy en día han surgido de ancestros invisibles de los cuales en la mayoría de los casos no sabemos nada. Desde esponjas hasta peces payaso, los habitantes de los arrecifes modernos y otros ecosistemas marinos han sido seleccionados a lo largo de muchas generaciones. Algunos organismos están mejor adaptados a ciertos ambientes, otros son más capaces de adquirir alimento o tienen los mecanismos para protegerse un poquito mejor que otros. Mientras están bajo el agua los buzos observan a los ganadores evolutivos en los hábitats para los cuales se han perfeccionado.
Un lugar peligroso
La harmonía aparente de los ecosistemas marinos que disfrutan los buzos no es más que una completa ilusión. Desde la perspectiva de cualquier invertebrado o pez, el arrecife es un lugar despiadado en que la competencia es feroz, y uno puede desaparecer en una garganta en un abrir y cerrar de ojos. Las presiones evolutivas vienen tanto del ambiente físico como de otros organismos: depredadores, presa, competidores e incluso aquellos atados en una simbiosis mutuamente beneficial. Los arrecifes coralinos de hoy están repletos de criaturas que coexisten en un balance sutil construido sobre la interdependencia y la co-evolución.

Entonces, ¿cómo es que los gusanos, briozoos, equinodermos, tunicados y peces de hoy "ganaron"? ¿Cómo es que los lentos nudibranquios y los corales inmóviles compiten mejor que otros animales que tomarían su lugar si pudieran? Prácticamente cada parte de una criatura contribuye a su éxito, y debido a una variedad de factores ecológicos, los animales de los arrecifes tropicales se han vuelto particularmente especializados a lo largo de múltiples generaciones, adaptándose a hábitats precisos, tipos de alimentos, salinidad y otras variables. Entre las estrategias adoptadas a lo largo del tiempo geológico (las cuales incluyen velocidad, fuerza y tamaño), una de las más efectivas es la producción de poderosos químicos que ayudan a determinar cuales especies son victoriosas y cuales quedan al márgen evolutivo.
Presentando a la toxina

Erizos de fuego (Asthenosoma spp.)
Durante cientos de millones de años, las plantas y animales del los ecosistemas arrecifales han creado toxinas a través de mutaciones genéticas aleatorias y selección natural. Estos compuestos químicos son utilizados en técnicas defensivas y predatorias, incluyendo enredar las señales cerebrales, paralizando músculos, destruyendo células sanguíneas y digiriendo tejidos desde adentro. El "tranquilo" arrecife que vemos los buzos, es cualquier cosa menos eso.

Puede parecer extraño mientras flotamos plácidamente sobre la animada actividad de un arrecife sano, pero la especialización extrema, competencia, y necesidad de dominar una presa rápida y silenciosamente han guiado la evolución de las toxinas marinas. Las toxinas son producto de una compleja carrera armamentista entre organismos que ha dado a algunos la habilidad para competir, eludir o cazar a otros mejor.

Una toxina es un veneno producido biológicamente. El veneno es una toxina que es administrada a través de un sistema de aplicación determinado – un mordisco o una picadura, por ejemplo. Cuando las toxinas entran en contacto con el tejido vivo, es posible que dañen o alteren enzimas, células receptoras, o canales nerviosos. Las toxinas son muy variadas; investigadores de la Universidad de Hawaii estiman que existen aproximadamente 20 millones en la naturaleza. Algunas pueden causar apenas un dolorcillo, mientras que otras son bastante mortales. Algunas son relativamente sencillas, otras sorprendentemente complejas; el veneno de un caracol conus textile por ejemplo, incluye docenas de proteínas, cada una dirigida a un canal nervioso o receptor específico.

Las toxinas son consideradas metabolitos secundarios porque no están directamente relacionadas con el crecimiento, desarrollo o reproducción del organismo, pero juegan un papel importante en su capacidad de supervivencia. David Ginsburg, profesor auxiliar de estudios ambientales en la Universidad de Southern California dijo que "los metabolitos secundarios son más comunes entre organismos marinos bentónicos tales como los invertebrados y algas, los cuales típicamente son los organismos más abundantes en el arrecife (así como los participantes más importantes ecológicamente), debido a que los organismos bentónicos son vulnerables a la mayor cantidad de ataques…" En otras palabras, la criaturas lentas o inmóviles que son tan gran parte del arrecife que los buzos disfrutan frecuentemente producen toxinas.
Esponjas

Los multicoloridos nudibranquios
Hypselodoris bullocki
Las esponjas son los animales sedentarios más comunes del arrecife. Su corteza de carbonato de calcio y espículas silíceas no ofrecen mucha protección, pero similar a cualquier alga las esponjas han evolucionado una gama de metabolitos secundarios que exitosamente disuaden a la mayoría de los peces e invertebrados. Sin embargo, algunos depredadores como los peces ángel y nudibranquios se han adaptado para metabolizar las toxinas de las esponjas. De hecho, los nudibranquios han tomado el paso adicional de usar las toxinas de su presa para sus propios fines. Muchos de estos babosos lentos y coloridos, tan apreciados por fotógrafos submarinos, se alimentan de esponjas, corales suaves o tunicados e incorporan los venenos de esos organismos en sus propios tejidos. Esto le proporciona una defensa efectiva a las vez que les evita la necesidad de gastar recursos fabricando sus propias toxinas.
Cnidarios
Todos los corales tienen células punzantes, pero algunos (los corales suaves en particular) tienen picaduras menos potentes que otros cnidarios y por ende dependen fuertemente de defensas químicas para inhibir la depredación. Tales medios también ayudan a los organismos a superar a rivales en la competencia por espacio y otros recursos. Una manifestación común de esto es la descarga de proteínas al medio acuático para inhibir el crecimiento de especies cercanas. Esto es especialmente importante para colonias coralinas en estado larval o juvenil que de otra manera serían sobrepasadas.

Relacionados a los corales están los animales más peligrosos con los que un buzo puede encontrarse: las cubomedusas (cubozoos o avispas de mar). Estos mortíferos depredadores transparentes dejan inválidos a crustáceos pequeños y peces en estado de larva inmediatamente al contacto desatando un potente coctel de neurotoxinas, cardiotoxinas y miotoxinas, rápidamente causando parálisis respiratoria y muscular. Las formidables toxinas le permiten a la frágil cubomedusa evitar lastimarse mientras captura su presa.
Moluscos
La mayoría de los buzos saben que es mejor dejar solos a los conos, por inofensivos que se vean, pero sus picaduras son hasta más malignas de lo que uno se imagina. Hay más de 600 especies de conos y cada una fabrica su propia neurotoxina paralizadora que está enfocada a una especie específica. Investigadores de la Universidad de Hawaii estiman que se encuentran 100,000 toxinas en los venenos de los caracoles-conos, las cuales son conocidos colectivamente como conotoxinas.

Algunos conos usan proyectiles parecidos a arpones llenos de conotoxinas para matar peces, mientras que otras especies cazan moluscos o gusanos. Los peces son una presa mucho más rápida por lo que es vital que las toxinas de sus cazadores - por ejemplo, los conos textiles o los geográficos (Conus spp.) - actúen rápidamente. Cualquier cosa no cause una muerte prácticamente inmediata podría significar que la presa muera a unos centímetros o metros del cono, y en un ambiente como el arrecife eso simplemente resultaría en comida fácil para otro competidor más móvil. Un aspecto misterioso de la biología de los conos es la aparente habilidad del organismo de alterar en cada inyección los compuestos en su veneno.

Otro bichito reconocido por su veneno mortal, el cual paraliza y suprime el sistema respiratorio de su presa, es el pulpo de anillos azules (Hapalochlaena spp.). Sin embargo los pulpos de anillos azules no formulan su propio veneno. En vez, una glándula salival cerca de boca contiene una bacteria simbiótica que produce maculotoxina (MTX) y hapalotoxina. La MTX aparentemente no tienen efecto en los cangrejos, un alimento preferido de los pulpos, por lo que probablemente es utilizado defensivamente. También es posible que la MTX sea utilizada para inhibir a depredadores de los huevos del pulpo. Los pulpos segregan hapalotoxina al agua cuando están cerca de los cangrejos. Esto le permite al pulpo desmembrar y consumir a los cangrejos paralizados fácilmente sin mayor riesgo para el pulpo.
Peces

Pez escorpión enano (Dendrochirus brachypterus)
Un estudio del Museo Americano de Historia Natural (AMNH) en el 2006 estimó que habían más 2,000 especies de peces venenosos. Algunos producen su propio veneno y otros tienen relaciones simbióticas con bacterias que producen toxinas. Los peces piedra (Synanceia spp.) son un ejemplo clásico de pez venenoso, producen neurotoxinas capaces de causar suficiente dolor como para disuadir a sus depredadores. William Leo Smith de AMNH dice que "no sabemos cómo evolucionó el pez piedra, pero debe haber habido algo realmente horrendo por allí para hacer que estos peces de 60 cm desarrollen una toxina tan potente…"

El pez globo, puercoespín de mar, pez mandarín, pez zorro, omobranchus ferox, pez gato, y rayas son todos peces que producen toxinas defensivas, algunas son letales, pero todas son una efectiva disuasión a cualquier atacante. A medida que estas proteínas se desarrollaron y mutaron, la producción de venenos cada vez más fuertes se convirtieron en elementos importantes para la supervivencia de muchos peces, especialmente durante la fase juvenil.

Estos valiosos sistemas de defensa química han resultado en la evolución de una variedad de especies imitadoras. Estos organismos usan el reconocimiento de los depredadores de los peces o invertebrados venenosos sin tener que invertir en los recursos empleados para crear toxinas.

Los depredadores, presas y competidores han batallado durante milenios, y sus interacciones continuamente dan forma al ecosistema marino. A lo largo de los años las presiones evolutivas de la vida submarina han introducido e intensificado la guerra química. Sin duda alguna las toxinas nivelan el campo de juego para las criaturas que han evolucionado sin huesos, armadura, espinas o hasta la habilidad para moverse. A través de la larga y aleatoria historia del eterno árbol de la vida, los químicos han llegado a jugar un papel común y vital en la supervivencia de muchos, si no la mayoría, de las especies de arrecife.

Las toxinas también son fundamentales para la actividad humana. Ginsburg reconoció que "… el estudio de los metabolitos secundarios marinos es importante no sólo para entender mejor el funcionamiento ecológico y estructura comunitaria del ambiente natural sino también para expandir la multitud de servicios (incluyendo los farmacéuticos, productos alimenticios y más) que los productos naturales marinos nos ofrecen." Sin importar su forma específica, función u origen, las toxinas y venenos han demostrado que son componentes esenciales de un arrecife sano, pero también venenoso.
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© Alert Diver — 1er Trimestre 2013