Grasshopper mouse and Scorpion

El curioso caso del ratón que venció al escorpión

Este artículo fue escrito por Oriol Pavón Arocas y ha sido finalista en el primer Certamen de Divulgación YabberXDivúlgame 2016.

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Southern Grasshopper Mouse vs. Scorpion. Credit: Matthew and Ashlee Rowe. Seen here.

Imaginad que, por un momento, la naturaleza se convierte en un cuadrilátero. En una esquina tenemos a un temible ejemplar de escorpión de la familia Buthidae (Centruroides sculpturatus), con un aguijón cargado de un veneno capaz de provocar picaduras intensamente dolorosas y potencialmente letales, paralizando a sus presas y ahuyentando depredadores. En la esquina opuesta, tenemos al aparentemente inofensivo ratón del desierto (Onychomys torridus) que, si nos fiamos del título de esta entrada, debe tener una arma secreta muy eficaz. Después de miles de años de evolución, el combate está a punto de empezar. Hagan sus apuestas. ¿Listas? Veamos el vídeo.

La primera vez que vi el vídeo, tuve que volver a ponerlo. Después de la segunda vez, aún con la boca medio abierta, me preguntaba: pero, ¿cómo es eso posible? Hay un momento al principio del ‘combate’ en el que el escorpión parece que va a resultar vencedor. Pero lejos de rendirse, el ratón del desierto se frota brevemente la cara y vuelve a la carga, y esta vez el escorpión sucumbe. ¿Cómo lo consigue? ¿Cuál es su arma secreta? La respuesta a estas preguntas teje una de esas historias en las que la ciencia nos permite ver qué ocurre entre los bastidores de la naturaleza, nos lleva de la mano a conocer los diferentes personajes en acción, y después nos cuenta a escondidas todos sus secretos. Dolor, veneno y canales iónicos. Empecemos por el principio.

El dolor es bueno (a veces)

El dolor es una alarma que nos informa de lesiones y daños en nuestro cuerpo. En ese sentido, ser sensibles al dolor es esencial para sobrevivir: si fuésemos incapaces de sentir dolor en la palma de la mano, no notaríamos que hemos cogido la sartén por donde no tocaba y no podríamos retirar la mano a tiempo, sufriendo quemaduras graves que, aunque indoloras, podrían acarrear graves complicaciones y secuelas en la zona afectada.

En circunstancias normales, los mamíferos percibimos el dolor agudo (nocicepción, del latín nocere ‘Dañar’) a través de los nociceptores, un subtipo de neuronas especializadas en responder a estímulos con la capacidad de infligir daño a nuestro organismo. Para detectar dichos estímulos los nociceptores envían terminaciones nerviosas libres por todo nuestro cuerpo que actúan a modo de centinelas. Es en estas terminaciones donde encontramos a dos proteínas similares que son clave para que la detección de estos estímulos dañinos se convierta en una señal de alarma que nuestro cerebro interpretará como dolor.

Estas dos proteínas, bautizadas Nav1.7 y Nav1.8, tienen forma de canal. Cuando algo nos causa daño, las terminaciones nerviosas libres responden con pequeños cambios de voltaje. Estos cambios de voltaje son detectados por nuestros canales estrella (de ahí la pequeña ‘v’ en su nombre) y ambos responden de la misma manera: abriendo las compuertas y dejando entrar iones de sodio (Na+) dentro de los nociceptores. Esto actúa a modo de interruptor, y los nociceptores alrededor del área afectada empiezan a enviar señales de alarma al cerebro para que nos haga reaccionar. ¡Dolor! ¡Dolor! La principal diferencia entre los dos canales radica en su velocidad de reacción: los canales Nav1.7 son más rápidos y son los primeros en responder. ¡Dolor! ¡Dolor! Cuando cogemos la sartén ardiendo, los canales Nav1.7 dan el pistoletazo de salida a estas señales de alarma y nos impulsan a soltar la sartén, mientras que los Nav1.8 se encargan de mantener las alarmas sonando durante el tiempo necesario hasta que hayamos puesto la mano bajo el agua fría.

Y ahora me diréis: todo esto del dolor está muy bien, ¿pero qué pasa con el escorpión? Pues cuando un escorpión Buthidae te clava el aguijón (a ti, o a un ratón de campo), a parte del dolor del propio pinchazo, te inyecta un veneno que se une rápidamente a tus canales Nav1.7, forzando abiertas sus compuertas y provocando que tus nociceptores empiecen a enviar señales de dolor como locos para que muevas el culo a un hospital. Esto es muy útil para el escorpión, porqué mientras tú estás distraído saltando sobre un pie y soltando todas las maldiciones que eres capaz de recordar, el escorpión se va tranquilamente. El veneno que te ha inyectado se une específicamente a los Nav1.7, los iniciadores, asegurándose así que la señal de dolor se dispare, pero no tiene ningún efecto sobre los Nav1.8. Si a esto le sumas que los Nav1.7 son prácticamente idénticos en la gran mayoría de mamíferos, el escorpión tiene en su poder la mejor defensa y el mejor ataque ante virtualmente cualquier contrincante. Hasta que aparece un nuevo aspirante: el ratón del desierto.

El secreto del vencedor

Si formarais parte del equipo técnico de un futuro aspirante a derrocar al escorpión y tuvierais toda esta información, probablemente vuestro jefe os instaría a buscar una estrategia para que vuestro pupilo se alzara con la victoria. Sabiendo que el escorpión capitaliza los canales Nav1.7 que inician el dolor, lo más lógico sería modificarlos para que el veneno sea incapaz de reconocerlos, desarmando de un plumazo a tu contrincante.

Pero no es así como funcionan las cosas en la naturaleza. Ni hay equipos técnicos, ni el ratón del desierto puede modificar sus canales iónicos a voluntad. Es muy probable que el combate que hemos visto al principio lleve repitiéndose generación tras generación desde hace muchísimos años. Y es todavía más probable que antaño fuera el escorpión quien ganara siempre. Hasta que un día nació un ratón del desierto que, por puro azar, tenía una pequeña mutación en su genoma. Una mutación tan pequeña que ese ratón parecía no diferenciarse en nada respecto a sus hermanos y primos. Pero, sin saberlo, el azar le había dotado con una arma secreta que pasaría a la posteridad. Y por muy genial que nos haya parecido la idea de que la clave se encontraba en los canales Nav1.7, éstos no eran su arma secreta, puesto que sus canales Nav1.7 se abrían igual de rápido ante el veneno que los de cualquier otro roedor.

Contra todo pronóstico, la mutación modificó los canales Nav1.8. Y de qué manera. Los Nav1.8 de nuestro pequeño aspirante habían ganado la capacidad de unirse al veneno del escorpión, pero con una gran diferencia respecto los Nav1.7: en vez de abrir sus compuertas ante el veneno, las cerraban. En vez de mantener encendidas las alarmas que los Nav1.7 disparaban, las silenciaban completamente. En vez de modificar los Nav1.7 para que ignoraran el veneno del escorpión, la mutación modificó los Nav1.8 para que lo reconocieran y bloquearan cualquier señal iniciada por los Nav1.7. Y cuando ese ratón del desierto se encontró por primera vez un escorpión, presentó batalla. Lo que pasó después, lo has visto con tus propios ojos.

En el calor del combate, cuando el escorpión clava su aguijón varias veces en la cara del ratón del desierto, éste se retira dolorido: sus Nav1.7 reaccionan al veneno y envían señales de dolor al cerebro. Pero al cabo de unos segundos, el mismo veneno se une a los mejorados Nav1.8 y bloquea esas mismas señales de dolor. Cuando el ratón vuelve a la carga, es inmune a los aguijonazos del escorpión. Ha convertido el veneno de su enemigo en el analgésico más potente. Y el escorpión, con su aguijón infalible reducido a una mera extremidad más, claudica. Y así, dónde todos sus primos y hermanos veían un enemigo invencible, el ratón del desierto con su pequeña mutación descubrió una fuente de alimento que le permitió sobrevivir y pasar esa mutación y todas sus ventajas a sus descendientes, hasta llegar a nuestros días.

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Southern Grasshopper Mouse vs. Scorpion. Credit: Matthew and Ashlee Rowe. Seen here.

Entre bastidores

El último secreto que queda por desvelar es saber qué hace los canales iónicos Nav1.8 del ratón del desierto tan especiales. Todo lo que os he contado hasta ahora ha sido estudiado en detalle por un grupo de científicos norteamericanos, ahora en Michigan. Ellos mismos, determinados a llegar al fondo de la cuestión, investigaron y compararon a fondo los Nav1.8 del ratón del desierto con los Nav1.8 del ratón de campo, el de toda la vida, el que lamentablemente no tiene nada que hacer contra el escorpión. Lo que descubrieron es que la diferencia entre los canales de las dos especies radica en dos aminoácidos. De los casi 2000 aminoácidos que conforman el canal Nav1.8, de las casi 2000 pequeñas piezas que encajan entre ellas para construir el canal y su compuerta, hay dos que marcan la diferencia entre irse a casa a hacer la digestión o volver hambriento y dolorido después de un encuentro con el escorpión. Los aminoácidos número 859 y 862 en los Nav1.8 del ratón de campo están intercambiados en el ratón del desierto. Ésa es la mutación. Y ya está. Ese simple cambio de orden dota al canal del ratón del desierto con la capacidad de reconocer el veneno del escorpión y cerrar las compuertas ante su llegada, convirtiéndolo en analgésico.

Si podemos extraer una moraleja de esta historia es que los pequeños cambios son poderosos. Y a veces, si estos pequeños cambios ocurren en el lugar indicado, se genera un efecto dominó que convierte algo aparentemente insignificante en el factor decisivo que inclina la balanza a un lado u otro. El singular caso del ratón del desierto nos ofrece una nueva forma de mirar al dolor y a los medicamentos que usamos para mitigarlo. Hasta ahora, la mayoría de tratamientos para el dolor se centraban en los canales Nav1.7, pero el descubrimiento de que existen modificaciones en los Nav1.8 que permiten bloquear el dolor en vez de propagarlo podría dar pie a intentar encontrar nuevos fármacos analgésicos con mayor eficacia, menos efectos secundarios y menor riesgo de adicción.

La investigación básica es una receta de cocción lenta, una planta que necesita tiempo para dar sus frutos. No te proporcionará un arreglo rápido o un parche para que cumplas el objetivo de déficit. Pero si la cuidas y tienes paciencia, te puede llevar a sitios que jamás habrías imaginado. La curiosidad de unos científicos que vieron como un ratón se alimentaba de un letal escorpión les llevó a preguntarse cómo era eso posible, y a través de la ciencia lograron desentrañar el misterio detrás de ese fenómeno. Lo que nunca imaginaron mientras recogían escorpiones en el desierto era que en el futuro sus experimentos abrirían nuevas vías de investigación para intentar mejorar el tratamiento del dolor que padecen miles de personas a diario. Esa es la segunda moraleja de esta historia: sin ciencia no hay futuro. Es primordial que los gobernantes empiecen a hablar de ciencia y de cómo potenciar la investigación. Y para eso necesitamos que la sociedad nos ayude a hacer presión, a difundir el conocimiento y hacerles ver que es precisamente a través de la investigación básica que ahora tenemos penicilina, GPS y tests genéticos para la detección precoz de cáncer. A hacerles ver que sin medios no podemos avanzar. Y que si no avanzamos ahora, no habrá frutos que recolectar en el futuro. Hablemos de ciencia. Avancemos. Llevamos la curiosidad escrita en nuestros genes. Dennos la oportunidad de ver hasta dónde nos lleva.

Mientras tanto, el cuadrilátero de la naturaleza espera con interés paciente y se pregunta si el azar regalará al escorpión una mutación que contrarreste la ventaja del ratón del desierto y le otorgue de nuevo la victoria.

¡Hagan sus apuestas!

 

Para saber más:

Augenbraun, E. (2016). Epic Battle: Scorpion versus Mouse [Video]. [online] Scientific American Blog Network. Available at: http://blogs.scientificamerican.com/observations/epic-battle-scorpion-versus-mouse-video/ [Accessed 19 Apr. 2016].

Rowe, A., Xiao, Y., Rowe, M., Cummins, T. and Zakon, H. (2013). Voltage-Gated Sodium Channel in Grasshopper Mice Defends Against Bark Scorpion Toxin. Science, 342(6157), pp.441-446.

Yong, E. (2013). This Mouse Turns Agonising Scorpion Venom Into A Painkiller. [online] Phenomena. Available at: http://phenomena.nationalgeographic.com/2013/10/24/this-mouse-turns-agonising-scorpion-venom-into-a-painkiller/ [Accessed 19 Apr. 2016].

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