La defensa caracol

Una de las principales funciones que se le atribuye a las proteínas de los huevos es la de suministrar nutrientes al embrión en desarrollo, sin embargo una investigación realizada en  la Universidad Nacional de La Plata  revela que el fluído protector del huevo del caracol de agua dulce tiene también proteínas antidigestivas y neurotóxicas que lo defienden de predadores. Asimismo una de esas proteínas le provee un color rosado, que en la naturaleza es interpretada como una señal de advertencia que ahuyentaría a los depredadores.

(Agencia CyTA – Instituto Leloir)-. Un equipo de científicos argentinos descubrió un novedoso rol defensivo –antidigestivo y neurotóxico– que cumplen diferentes proteínas de los huevos para proteger a los embriones del caracol de agua dulce de la especie Pomacea canaliculata frente a los predadores. Los resultados del trabajo, publicados en la revista científica PLoS One, constituirían a identificar en el huevo de un caracol de agua dulce proteínas que defienden al embrión del ataque de predadores que semeja las estrategias defensivas de las plantas. Se trata de un posible avance en el diseño de estrategias para controlar una plaga que provoca pérdidas millonarias en el sector agropecuario en algunos países.

“En nuestro país el caracol de agua dulce es muy común en lagunas, arroyos, canales y zanjas de Buenos Aires y la Mesopotamia donde pone huevos llamativamente rosados fuera del agua. Tiene varios aspectos económico-sanitarios destacables: si bien es endémico de Sudamérica, esta especie ha sido introducida en Asia en la década de 1980. Actualmente está en expansión en esa región, donde carece de predadores naturales importantes y ha ampliado su distribución hasta el sur de Norteamérica y todo el sudeste asiático. Este tipo de caracol causa desastres en arrozales y otros cultivos”, indicó a la Agencia CyTA el doctor en biología Horacio Heras, autor principal del estudio y director del grupo de bioquímica comparada del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata (INIBIOLP, CONICET-UNLP) de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP).

Su apetito voraz ha convertido a ese caracol en una seria plaga del agro causando graves daños económicos en cultivos de arroz y taro en varios países en los que ha sido introducido. “Por otra parte, es vector del nematode (gusano) Angiostrongylus cantonensis causante de una letal meningoencefalitis humana en Asia. Si bien esta parasitosis es endémica en Asia, se ha detectado recientemente un foco de infección en Centroamérica”, señaló Heras, que además es profesor de Química Biológica en la Facultad de Ciencias Naturales de la UNLP.  Y continuó: “Desde el punto de vista humano no todo es malo en esta especie ya que se ha determinado que es un potencial agente de control biológico de moluscos gasterópodos transmisores de esquistosomiasis (enfermedad parasitaria muchas veces letal, que provoca fiebre intensa seguida de inflamación crónica) y también ha sido empleado con éxito en el control de malezas acuáticas en canales de riego en el sur de la Provincia de Buenos Aires. Éstas y otras razones explican la importancia del estudio biológico de esta especie de caracol”, destacó el investigador de la UNLP.

Proteínas protectoras

“Las principales funciones que se atribuyen a las proteínas de los huevos son la provisión de nutrientes al embrión en formación y su defensa de los ataques de diferentes microbios. Nuestra investigación descubrió nuevos roles defensivos que cumplen determinadas proteínas denominadas perivitelinas presentes en los huevos de este caracol”, indicó el doctor Heras. Y agregó: “Los huevos de la mayoría de los animales están sujetos a una intensa depredación; el motivo es evidente: su alto valor nutritivo representa para el patógeno o depredador un excelente blanco de ataque. Entre las pocas excepciones están los huevos de Pomacea canaliculata que las hembras depositan fuera del agua y que, a pesar de poseer grandes cantidades de azúcar y proteínas de reserva (llamadas perivitelinas), tienen prácticamente solo un depredador: la ‘hormiga’ Solenopsis geminata.”

¿Qué efectos protectores tienen las proteínas identificadas? “Demostramos que la proteína perivitelina ovorubina confiere a los huevos del caracol una llamativa coloración rosada fuerte. Es sabido que las coloraciones brillantes en la naturaleza son en general señales de advertencia de que el organismo tiene algún tipo de defensa”, explicó Heras. Y prosiguió: “La ovorubina no solo brinda color, sino demostramos que al mismo tiempo participa de las defensas como inhibidor de las proteasas (enzimas) digestivas del depredador, limitando la digestión de las proteínas del huevo. Se trata de una defensa antidigestiva que hace que los depredadores no puedan digerir apropiadamente esa comida, -les cae ‘pesada’- y al ser indigerible no les aporta ningún alimento y probablemente el depredador aprenda a no consumirlos.”

Por otra parte, Heras y sus colegas han demostrado que otra proteína, denominada “PV2” es neurotóxica con un efecto letal, al menos sobre roedores y ranas, “siendo la primera neurotoxina proteica descripta en huevos en el reino animal.”

Estudiando la estructura de la ovorubina, Heras y su equipo observaron que resistía sin alteraciones apreciables medios muy ácidos y muy alcalinos, semejantes a los que existen en el sistema digestivo de los animales.

“Este estudio estructural nos hizo inmediatamente pensar que su actividad como inhibidor de proteasas (enzimas digestivas de los depredadores) podría estar dirigida no a evitar infecciones sino a inhibir la digestión de un potencial depredador, lo que fue demostrado en estudios de laboratorio”, afirmó el investigador de la UNLP. Y agregó: “Esta hipótesis se vio también confirmada cuando adicionamos la ovorubina al alimento de ratas y estas inmediatamente dejaron de crecer, sugiriendo que esta, y no la de evitar infecciones, sería la verdadera acción de este inhibidor.”

En trabajos anteriores –publicados en revistas científicas como Toxicon y Biochimica et Biophysica Acta- el doctor Heras y su equipo identificaron otra proteína del huevo del caracol que desempeñaba un papel defensivo. “Tras inyectar diversas proteínas del huevo en ratones, descubrimos que la proteína PV2 –también otra perivitelina- causaba su muerte en 30-40 horas. La PV2 es el único componente letalmente tóxico del huevo, en dosis semejantes a las que son letales algunos venenos de serpiente. Luego estudiamos qué mecanismo provocaba la muerte en el ratón y vimos que afectaba exclusivamente al sistema nervioso, produciendo muerte de las neuronas en la médula espinal y alterando el equilibrio del ión calcio”, explicó Heras.

Talón de Aquiles

“En síntesis, las proteínas de los huevos de estos caracoles no solo proveen de alimento al embrión (reserva nutritiva), sino que forman parte de una compleja defensa que incluye proteínas antinutritivas, antidigestivas, neurotóxicas y que sería ‘publicitadas’ mediante una coloración rojiza de advertencia, lo que contribuiría significativamente al notable éxito reproductivo de la especie”, destacó el doctor Heras. Y prosiguió: “Así, las perivitelinas antes de ser el alimento del embrión, impedirían la adquisición de nutrientes e intoxicarían al depredador, dotando a los embriones de Pomacea canaliculata de una de las mejores defensas bioquímicas en la naturaleza. Este sistema de defensa no había sido descripto en animales, pero es semejante al que se observa en las plantas como defensa contra herbívoros.”

De acuerdo con el autor principal del estudio “lo que hace único a este sistema de defensa es que, a diferencia de las defensas bioquímicas de los huevos de todos los otros animales, es íntegramente sintetizado por la hembra y luego transferido al huevo es decir, la toxicidad no es adquirida por la hembra mediante ingestión como ocurre en los otros animales.”

Los resultados del estudio publicado en PLoS One tienen además una importancia potencial desde el punto de vista del control del caracol. “Dado que el desarrollo embrionario es habitualmente el momento más sensible del ciclo vital de las especies, el conocimiento de las proteínas que nutren y defienden al huevo podría ser particularmente útil para el diseño de herramientas moleculares para el control de esta especie, es decir, constituyen un buen blanco de ‘ataque’ en las regiones donde esta es plaga del agro”, asegura Heras. Y agrega: “Suponemos que esto es solo ‘la punta del iceberg’ y que aún quedan más defensas por descubrir en estos sorprendentes caracoles. Actualmente seguimos investigándolos y además estudiamos los huevos de especies emparentadas para saber si también presentan estas defensas o poseen variantes, ya que estas otras especies, como la que está invadiendo el Ebro en España, también poseen muy escasos depredadores naturales.”

En la investigación también participaron los doctores Marcos Dreón, investigador de la Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires y Santiago Ituarte, becario del CONICET. También colaboran en las investigaciones, entre otros, la tesista María Frassa y el doctor Marcelo Ceolín del Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (CONICET-UNLP) y la doctora Patricia Fernández de la Facultad de Ciencias Veterinarias de la UNLP.