¿Cómo consiguieron las cobras escupir veneno para defenderse?

Nuestro planeta azul es una isla cósmica llena de peligros para la inmensa mayoría de sus pobladores. En este hábitat, en el que todas las especies del Reino Animal son tanto predadores como presas de otras especies, sobrevivir consiste grosso modo en "comer y evitar ser comido".

Como resultado de esta presión evolutiva, en todos los ecosistemas donde hay competencia por los recursos hay organismos que han desarrollado la capacidad de producir veneno y utilizarlo como parte de su estrategia de supervivencia.

Para algunos organismos, el veneno juega un rol esencialmente defensivo. Este sería el caso de los insectos sociales (abeja, avispa), anfibios (ranas, sapos, tritones, salamandras) u organismos marinos (equinodermos, celentéreos, peces). Estos animales suelen poseer rasgos llamativos a los sentidos (aposematismo) que advierten a los atacantes de su toxicidad. Les avisan de la inconveniencia de entrar en conflicto.

Para otros animales, el veneno representa un carácter trófico con el que inmovilizar rápida y eficazmente a la presa con el mínimo riesgo para la propia integridad física. Éste es el caso de arañas, escorpiones o caracoles marinos del género Conus. Pero también el de las más de 700 especies de serpientes venenosas que, con excepción de la Antártida, han colonizado todos los océanos y continentes de nuestro planeta.

Un caso peculiar: las cobras escupidoras

Un caso curioso de utilización poco habitual del veneno es el desarrollado por las cobras escupidoras del género Naja. Una de las más conocidas es la cobra india o cobra de anteojos (Naja naja). Es célebre por ser la serpiente que eligen los encantadores de serpientes.

Todas las serpientes de este género poseen potentes venenos que, inyectados en sus presas, destruyen los tejidos y causan parálisis neuromuscular y muerte por asfixia.

Pero, a diferencia de la mayoría de sus congéneres, las cobras escupidoras africanas y asiáticas han desarrollado independientemente la capacidad de escupir el veneno. Y nos preguntamos: ¿cómo lo han hecho?

La adaptación anatómica es la clave para escupir

La adquisición de este rasgo evolucionó sobre dos preadaptaciones anatómicas claves. Por un lado, adquirieron la habilidad de erguirse a más de un metro sobre el suelo. Al mismo tiempo, aplanaron las costillas de la cabeza cuando se sentían amenazadas. De esta forma, mostraban una postura amenazante que alertaba a posibles predadores del peligro de un enfrentamiento.

Posteriormente, modificaron la apertura del canal de inyección del veneno. Esto permitió eyectarlo desde una distancia de hasta dos metros y medio. Además, dio la posibilidad de hacerlo con gran precisión, hacia los ojos del potencial agresor. Así consiguen que se quede ciego el tiempo suficiente para poder ponerse a resguardo. La presión selectiva que favoreció este mecanismo de defensa ha permanecido elusiva hasta muy recientemente.

El laboratorio de Venómica Evolutiva y Traslacional (Instituto de Biomedicina de Valencia, CSIC) ha participado, junto a investigadores de otras 16 instituciones europeas, americanas y australianas, en un estudio multidisciplinar de reconstrucción de la filogenia y de la evolución del veneno asociada a la cladogénesis del género Naja.

La investigación publicada en la revista Science el pasado 22 de enero mostró que el veneno de las cobras escupidoras divergió funcionalmente del carácter esencialmente neurotóxico de sus ancestros en dos periodos.

Primero en África, hacia finales del Mioceno y principio del Plioceno (hace entre siete y cinco millones de años). Posteriormente (hace unos 3.5 millones de años) y de manera convergente, en un clado de cobras asiáticas.

Funcionalmente, este cambio evolutivo está mediado por un aumento de la concentración de fosfolipasas A2. Estas, al actuar sinérgicamente con citotoxinas de la familia 3FTx (abundantes en el veneno basal) provocan grave daño ocular, conjuntivitis y erosión de la córnea. Además, potencian la activación de neuronas sensoriales que señalizan una sensación de dolor intenso. Infecciones secundarias a las erosiones corneales pueden producir opacidades permanentes que dificultan la visión temporal o permanentemente.

Primates y serpientes, de la mano

Primates y ofidios han compartido gran parte de su historia evolutiva. Los antepasados de nuestros antepasados evolucionaron en los árboles de la selva lluviosa africana bajo fuerte presión para distinguir la silueta de serpientes arbóreas. Estas eran primas hermanas de las actuales constrictoras (boas, anacondas, pitones), que esperaban, camufladas entre el follaje, la oportunidad de obtener un buen bocado.

La bipedestación arbórea desarrollada como medio de locomoción rápida entre las ramas frondosas y la agudeza visual representaron caracteres adaptativos. Además, permitieron a nuestros ancestros cambiar el hábitat del bosque lluvioso en retroceso por la pradera africana a final del Mioceno. Así, también pudieron recolectar alimento con ambas manos y avistar por encima de los pastos a potenciales depredadores.

La separación de nuestro linaje (homo) del de los simios africanos (los antecesores de los actuales chimpancés y bonobos) coincide cronológicamente con el origen de las serpientes escupidoras africanas. Lo mismo sucede con la emergencia evolutiva de las cobras escupidoras asiáticas y la llegada de Homo erectus a Asia.

Todo ello sugiere que nuestros antepasados, homínidos que habían sido forzados a abandonar la vida arbórea y caminar erguidos por la sabana africana, plantearan una gran amenaza para las serpientes. Estos pudieron ejercer una presión selectiva para favorecer el comportamiento defensivo de desactivar, desde una distancia segura para la serpiente, la acción del agresor rociándole veneno.

El estudio de los venenos de serpientes brinda la fascinante oportunidad de desentrañar la evolución de su arsenal tóxico, su papel en la biología del animal que lo produce y el régimen de interacciones y presiones evolutivas mutuas entre la serpiente y los demás ocupantes con los que comparte ecosistema.

La emergencia del veneno como carácter defensivo en las cobras escupidoras proporciona un ejemplo notable de evolución convergente. Esta nueva pieza del puzle de la historia natural de las serpientes venenosas tiene, además, connotaciones biotecnológicas para el desarrollo de remedios contra las graves consecuencias que este tipo de veneno causa en campesinos de entornos rurales de África y Asia. Esto condena a las víctimas y a sus familiares dependientes a un círculo vicioso de marginación social y pobreza.

Este artículo ha sido publicado originalmente en The Conversation