Las cobras escupidoras desarrollaron un veneno único para defenderse de los antiguos humanos

Los venenos de serpientes son complejas mezclas de proteínas

Las cobras son fascinantes y aterradoras criaturas. Estas serpientes son más conocidas por su característico mecanismo de defensa llamado capucha, cuando los lados de su cuello se ensanchan en una dramática exhibición.

Sin embargo, encapucharse no es el único comportamiento defensivo en el arsenal de una cobra. Algunas especies de cobra tienen colmillos modificados con pequeños orificios frontales. Estos les permiten expulsar veneno a la fuerza en forma de aerosol o "escupitajo", que puede golpear los ojos de un objetivo a una distancia de hasta 2,5 metros. Por este comportamiento, se les conoce como cobras escupidoras.

Curiosamente, esta adaptación única ha evolucionado tres veces de forma independiente en un pequeño grupo de serpientes afroasiáticas: una vez en las cobras africanas, una vez en las cobras asiáticas y una vez en las rinkhals relacionadas, también conocidas como cobra escupidora de cuello anillado.

Si bien la mayoría de las serpientes usan veneno para atacar a otros animales, las cobras escupidoras lo usan únicamente para defenderse. En un nuevo estudio, los investigadores analizaron el veneno de las cobras escupidoras para ver qué toxinas se podían encontrar y averiguar qué podría haber causado la evolución de este comportamiento defensivo. Los resultados muestran que podría haber sido para protegerse de los ataques de nuestros antepasados ​​humanos.

Cócteles de toxinas únicos

Los venenos de serpientes son complejas mezclas de proteínas, que se utilizan principalmente en la búsqueda de alimento para incapacitar eficazmente a las presas. Si bien las serpientes usan su veneno en defensa propia, por ejemplo, en el caso de mordeduras humanas de serpientes, la mayoría de la evidencia sugiere que la composición del veneno evolucionó para buscar alimento, no para defenderse.

El veneno en las serpientes con colmillos frontales fijos, incluidas las cobras, tiende a causar parálisis. Esto se debe a una gran cantidad de toxinas llamadas toxinas neurotóxicas de tres dedos, que detienen la neurotransmisión, señales que se envían desde el sistema nervioso a los músculos de la presa. Sin embargo, las cobras tienen un tipo único de toxinas de tres dedos que destruyen las células, en lugar de bloquear la neurotransmisión. Estas se denominan citotoxinas.

Los resultados encontraron que las cobras escupidoras han aumentado la abundancia de una familia de toxinas diferente, llamada fosfolipasa A2 (PLA2), en su veneno en comparación con sus homólogos que no escupían. Debido a que estas cobras escupen por razones defensivas, esta es la primera evidencia de un impulsor defensivo de la evolución del veneno en las serpientes.

Trabajo tóxico en equipo

Muchos animales que usan veneno a la defensiva lo hacen infligiendo un rápido y severo dolor a sus agresores. Los investigadores se propusieron averiguar si el veneno de cobra escupidora defensivo sería especialmente doloroso al contacto.

Para evaluar la actividad que causa dolor, probaron el veneno de cobra en neuronas de ratón aisladas, responsables de las sensaciones en los ojos y la cara. Sospecharon que escupir PLA2 de cobra podría activar estas neuronas y potencialmente causar dolor.

Para su sorpresa, los PLA2 fueron ineficaces por sí solos. Fueron las citotoxinas, las toxinas diseminadas tanto en las cobras escupidoras como en las que no escupían, las que provocaron la activación de las neuronas. Sin embargo, la mezcla de PLA2 y citotoxinas hizo que esta actividad aumentara drásticamente.

Esto sugiere que las cobras escupidoras aumentaron con el tiempo la abundancia de PLA2 en su veneno, para hacer que las citotoxinas ya presentes sean mucho más efectivas como inductoras del dolor. La triple evolución independiente de la escupidora estuvo acompañada en cada ocasión por los mismos cambios complejos y sinérgicos en la composición del veneno.

¿Podrían los antepasados ​​humanos haber impulsado esta evolución?

Escupir veneno es un comportamiento único que se encuentra solo en un pequeño puñado de especies de serpientes estrechamente relacionadas. Sin embargo, este sistema de defensa de proyectiles y la mezcla específica de toxinas que causan más dolor evolucionaron tres veces de forma independiente, solo dentro de este pequeño grupo.

Este tipo de defensa debe haber sido estimulado por una presión selectiva muy fuerte. Los investigadores creen que varios factores hacen que los antepasados ​​humanos sean el agente selectivo más probable.

Muchos primates matarán preventivamente a una serpiente si se sienten amenazados, a menudo utilizando armas o herramientas de proyectiles, como piedras y palos. Si bien estos no siempre pueden ser letales, pueden causar daños graves. Los homínidos bípedos, antepasados ​​humanos que caminaban sobre dos piernas con las extremidades anteriores libres, casi con certeza representaban una amenaza aún mayor a larga distancia en comparación con sus parientes de cuatro patas. Esto requiere una táctica de defensa a larga distancia de sus enemigos serpentinos, como escupir.

El momento de la evolución de la escupir veneno coincide con fechas clave en la evolución de los primeros antepasados ​​humanos. La aparición de escupir en las cobras africanas ocurrió aproximadamente al mismo tiempo que la separación de los homínidos del linaje de los chimpancés y los bonobos, hace aproximadamente 7 millones de años. La evolución del escupir en las cobras asiáticas se produjo junto con la llegada a Asia del Homo erectus hace unos 2,5 millones de años.

Además, se han encontrado fósiles de colmillos de cobra escupidora en antiguos sitios de homínidos como la cuna de la humanidad en África. La evidencia actual es circunstancial, lo que significa que se necesitan más pruebas. Sin embargo, el escupir veneno como respuesta al pisoteo de los animales de la manada o al ser presa de aves o mamíferos tiene mucho menos apoyo.

Los fósiles adicionales podrían apoyar o refutar la nueva hipótesis. En particular, encontrar los restos fosilizados de cobras escupidoras que son anteriores a la divergencia entre homínidos y chimpancés refutaría la hipótesis.

Si la tendencia de nuestros ancestros lejanos a atacar serpientes con rocas o palos desencadenó la evolución de una adaptación defensiva específica en las serpientes, una que persiste hasta el día de hoy, deberíamos reflexionar sobre nuestro propio lugar en la historia de la Tierra. En lugar de ser un linaje aparte, nuestros antepasados ​​humanos podrían haber tenido un impacto directo en cómo evolucionaron estos animales.

La investigación se ha publicado en la revista Science: Convergent evolution of pain-inducing defensive venom components in spitting cobras