Cómo se defiende el pepino de mar . . . De sí mismo
ARRIBA: Un pepino de mar de piña (Thelenota ananas) ISTOCK.COM, RAINERVONBRANDIS
A pesar de ser suaves, blandos y lentos, los pepinos de mar (Clase Holothuroidea) son sorprendentemente resistentes. Se alimentan en condiciones duras y rápidamente cambiantes en el fondo del océano, bajo la amenaza constante de bacterias tóxicas. Para protegerse contra depredadores y patógenos por igual, los pepinos de mar producen toxinas defensivas llamadas saponinas, al igual que sus primas cercanas, las estrellas de mar. Sin embargo, una nueva investigación encuentra que los pepinos de mar son los únicos equinodermos y entre los únicos animales en la Tierra que producen sustancias químicas llamadas saponinas triterpenoides, que no envenenan a los pepinos de mar gracias a sus vías metabólicas únicas.
Un estudio publicado el lunes ( 27 de junio) en Nature Chemical Biology encuentra que los pepinos de mar han desarrollado una forma de sintetizar estas saponinas con enzimas diferentes a las utilizadas por sus primos equinodermos y la gran mayoría de otros animales. Al hacerlo, han desarrollado un mecanismo que los hace inmunes a sus propias saponinas.
Creo que [el estudio] es realmente impresionante, Annalisa Pinsino, bióloga marina del Instituto de Farmacología Traslacional de Roma, quien fue no participó en el estudio, le dice a The Scientist. Ella dice que, dado que los pepinos de mar carecen de inmunidad adaptativa y deben confiar en sus defensas innatas para sobrevivir, no es tan sorprendente que. . . los pepinos de mar desarrollaron algo especial para defenderse.
Anteriormente, los científicos sabían que los pepinos de mar producían saponinas triterpenoides, que se encuentran más comúnmente en las plantas que en los animales. Estos químicos se unen a las moléculas de colesterol en las membranas celulares y rápidamente causan la muerte. En el nuevo estudio, los investigadores encontraron que los pepinos de mar no producen colesterol y tienen muy poco colesterol en sus membranas, lo que les permite permanecer imperturbables ante las saponinas. Los investigadores, dirigidos por Ramesha Thimmappa, bióloga de la Universidad Amity Uttar en Noida, India, que había trabajado anteriormente con triterpenoides de plantas, querían obtener más información sobre cómo y por qué el pepino de mar producía estos compuestos raros.
Las saponinas de las estrellas de mar están basadas en esteroides. Los triterpenoides y los esteroles se derivan de moléculas similares, y las vías moleculares para producir ambos involucran enzimas llamadas oxidoscualano ciclasas (OSC). Con el deseo de aprender más acerca de cómo estas vías diferían entre los equinodermos, los investigadores buscaron en los genomas humanos, de erizos de mar y de estrellas de mar un OSC llamado lanosterol sintasa (LSS), que es importante para la producción de esteroles, incluido el colesterol, en la mayoría de las especies animales y para la producción de saponina en estrellas de mar Para su sorpresa, los investigadores descubrieron que los pepinos de mar carecen del gen que produce LSS por completo, así como de otras tres enzimas que permiten que otras especies produzcan esteroles. En cambio, el genoma del pepino de mar contiene otros dos genes para las OSC.
Para seguir investigando, los investigadores clonaron y transfirieron genes de OSC de dos especies de pepinos de mar (Apostichopus japonicus y Parastichopus parvimensis) en levaduras que carecían del gen para LSS. Ambos genes no lograron restaurar la función completa de las levaduras, lo que nuevamente indica que los genes no codificaban LSS. El equipo descubrió que los genes OSC del pepino producían dos moléculas similares a los esteroles, ambas involucradas en la producción de triterpenoides. Estas moléculas también convirtieron compuestos en moléculas similares al colesterol que están presentes en las membranas celulares de los pepinos de mar. Las moléculas funcionan de manera similar al colesterol, pero sus diferencias ayudan a los animales a evitar envenenarse con saponinas. En otro experimento, los investigadores insertaron copias mutadas de los genes OSC del pepino de mar en la levadura y descubrieron que dos mutaciones separadas que afectan a un solo aminoácido codificado por el gen LSS son responsables de la función alterada de ambas enzimas OSC del pepino de mar.
Tener dos genes que codifican OSC, ninguno de los cuales es para LSS, es muy excepcional en el reino animal, dice Thimmappa. Agrega que los pepinos de mar son los únicos animales conocidos que tienen dos genes que codifican OSC pero no producen su propio colesterol.
Los extractos derivados de pepinos de mar, especialmente las saponinas, son muy apreciados con fines medicinales. Las saponinas se usan como adyuvantes inmunológicos en las vacunas, dice Thimmappa, y pueden tener propiedades antiinflamatorias y anticancerígenas. Dice que espera que, en el futuro, su trabajo pueda ayudar a idear formas de obtener estos compuestos de plantas y levaduras sin triturar pepinos de mar, que están en peligro de extinción en algunas partes del mundo.
Y su vital para conservar estas criaturas, dice Thimmappa, señalando que cumplen funciones similares a las de las lombrices de tierra en el suelo. Limpian y eliminan escombros y detritos del fondo del océano y excretan arena rica en oxígeno. Los pepinos de mar son muy importantes para el medio ambiente, dice.