Miguel Almazán Alhambra »
En el inmenso laboratorio de la naturaleza (y en este caso nos referimos, concretamente, al laboratorio de nuestro planeta y a los organismos que en él habitan), tras millones de años de ensayos de prueba y error (en un proceso que nunca termina, pues se trata de la adaptación de los organismos a las siempre cambiantes condiciones ambientales), se produce una ingente variedad de sustancias químicas.
De hecho, toda la naturaleza es Química, y toda la Química se encarga del estudio y la transformación de la materia ya preexistente en la naturaleza. No hay sustancias más o menos químicas que otras, ni las hay tampoco más o menos naturales. (Existen, por supuesto, algunas sustancias creadas en laboratorio que no están, o que no se han detectado en la naturaleza. Pero eso, en sí mismo, no las hace ni buenas ni malas, y tampoco les quita “naturalidad”, estrictamente hablando, pues están formadas por los mismos átomos y se rigen por las mismas leyes que todas las demás.)
Entre todas estas sustancias, de las cuales la mayor parte es aún desconocida, hay unas cuantas (unos cuantos miles, quizá decenas de miles) que son, o podrían ser, de gran utilidad e interés en ámbitos tan diversos como la medicina y la farmacología, o todo tipo de industrias, tecnologías e ingenierías. Aquí nos centraremos en aquellas sustancias producidas, o sintetizadas, por las clases de artrópodos llamadas arácnidos e insectos (los artrópodos comprenden a más del 80% de todas las especies animales que se conocen), y concretamente en las sustancias que utilizan para el ataque, la defensa y la alimentación (venenos, reacciones o fibras fascinantes, como la tela de araña).
Escarabajo bombardero: No te acerques que me pongo a cien (°C)
Del género Brachinus, estos simpáticos coleópteros contienen en su abdomen un depósito que almacena peróxido de hidrógeno (agua oxigenada: H2O2), por un lado, e hidroquinonas (C6H4(OH)2), por el otro, más una tercera sustancia, una enzima inhibidora que impide que se lleve a cabo la reacción entre los dos compuestos (de no ser así, el pobre escarabajo explotaría). Cuando es atacado o se siente amenazado, envía el líquido a una “cámara de explosión”, donde lo mezcla con una nueva enzima que permite la reacción (inhibe a la anterior enzima). Dicha reacción es la siguiente:
Es muy exotérmica (alcanza los 100°C), y produce p-benzoquinona, que es irritante, y agua (en parte vaporizada). Esta mezcla ardiente es disparada contra el agresor (es capaz de dirigirla en cualquier dirección, y de ajustar el tiempo de explosión). Hay bastantes especies de escarabajo bombardero, cada una con sus particularidades, pero el funcionamiento básico es el descrito.
Una posible aplicación de los mecanismos que utiliza el escarabajo bombardero para su sistema de ignición podría ser el reencendido de turbinas de avión en pleno vuelo cuando éstas se apagan (los sistemas actuales no se consideran muy eficientes:
Arácnidos y sus venenos
Pocos arácnidos son peligrosos para el hombre (la bonita tarántula azul cobalto de la foto tiene un veneno fuerte que puede producir un intenso dolor, pero no es peligrosa, a menos que se produzca una reacción alérgica). No más de cuatro o cinco géneros de arañas incluyen a especies verdaderamente peligrosas (potencialmente mortales), y aún en caso de picadura de alguna de estas especies, es poco probable que el cuadro clínico tenga un desenlace fatal. Éstas especies no son especialmente grandes, ni llamativas. La peligrosidad está en la composición química de sus venenos (aunque deben tener un tamaño mínimo3 para ser capaces de picar e inyectar la cantidad necesaria). Las más representativas son las que aparecen en las siguientes fotografías:
De igual importancia es el género Latrodectus, al cual pertenece la conocida “viuda negra”:
Está repartida prácticamente por toda América. La “viuda marrón”, más pequeña y oriunda de África (en América se encuentra en zonas más tropicales), es igual de tóxica, aunque menos agresiva:
Finalmente, tenemos a la “armadeira” brasileña (Phoneutria):
Los venenos de las arañas son de dos tipos: neurotóxicos (todas las citadas excepto la “reclusa”; afectan al sistema nervioso) o citotóxicos (“reclusa” o “araña del rincón”; destruyen los tejidos). Dada la pequeñísima cantidad de veneno que se puede extraer de una araña para su análisis, se utilizan técnicas microquímicas para el estudio de sus componentes moleculares. De complejidad similar a la de los venenos de serpientes, las investigaciones sobre ellos se han centrado principalmente en el aislamiento de neurotoxinas (para los venenos neurotóxicos) o de enzimas (para los venenos citotóxicos).
Una enzima que es común a todos los venenos, y cuya función es la de facilitar la difusión del mismo, es la hialuronidasa, presente también en los venenos de muchos insectos o serpientes. La principal responsable de las lesiones cutáneas necróticas en la mordedura de la “reclusa” es la esfingomielinasa-D.
Utilidad de los venenos
En cuanto a la utilidad de los venenos para uso médico (analgésicos, antibióticos) u otros posibles (pesticidas) se investiga sobre todo con tarántulas y grandes arañas (probablemente porque su mayor tamaño facilita mucho el manejo, y porque las cantidades de toxina extraída son también mucho mayores).
En los venenos neurotóxicos de algunas tarántulas mexicanas se encuentran toxinas polipeptídicas de bajo peso molecular (de 3 a 10 KDa. 1 Dalton = 1 u.m.a). Estas toxinas tienen como objetivo los canales iónicos de membrana. Al unirse a éstos, impiden el flujo de iones en las neuronas, lo cual produce parálisis muscular en insectos. Algunos de estos péptidos también son tóxicos para reptiles y pequeños mamíferos (ratones). Lo específico de tales sustancias (algunas atacan a insectos pero no a mamíferos, y viceversa) las hace buenas candidatas para la fabricación de nuevos biopesticidas, pues es conocida la resistencia contra éstos que algunas plagas terminan desarrollando.
Otras moléculas son capaces de penetrar en las membranas celulares. Se investiga en ellas la posibilidad de desarrollar antibióticos efectivos contra microorganismos patógenos. Se han descubierto también algunos compuestos con poder analgésico en pequeñas cantidades (en ratones), que podrían, en un futuro, formar parte del arsenal farmacológico.
Hilo quirúrgico
Son conocidos, desde hace mucho tiempo, algunos usos prácticos de la tela de araña. Por ejemplo, para vendar heridas, pues la tela de ciertas especies tiene cualidades antisépticas y coagulantes. Es el caso de la araña Nephila maculata, muy abundante en la región de Coatepec, en México, cuya tela, además de ser excepcionalmente resistente (cualidad también objeto de estudio), tiene un característico color dorado:
Cuando los campesinos de la zona de Coatepec se hacen alguna herida, se ponen la tela de esta araña en la misma para evitar la hemorragia y para que la lesión cicatrice rápidamente sin infectarse. Además de su resistencia (la mayor del mundo, en comparación con otras telas de araña) y sus cualidades antisépticas y coagulantes, no se disuelve en alcohol, por lo cual podría ser un buen hilo de sutura.
La composición química de la seda de una misma especie es variable en la proporción de compuestos (y probablemente en su composición) , pues las arañas generan uno u otro tipo de seda según la necesidad.
Está formada por trozos alternados de segmentos amorfos (ricos en glicina) y de segmentos cristalinos (ricos en alanina). La masa molecular de estas cadenas puede ir desde 200 kDa hasta 700 kDa. La capacidad de generar proteínas de tan elevado peso molecular por parte de las arañas ha sido objeto de estudio. Se ha demostrado que, en su caso, se debe a su capacidad de ajustar el pH durante el procesado.
