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BIOQUÍMICA

Antes del primer bocado

Una araña gigante vierte sobre sus presas un jugo cargado de enzimas que pone en marcha la digestión

Léo Ramos Ejemplares como éste de Nephilingis cruentata logran memorizar información y perfeccionar instintos básicos, como los ligados a la construcción de la telaLéo Ramos

Las arañas gigantes, con su voluminoso abdomen estriado amarillo y negro, impresionan por su voracidad. Están habituadas a comer grillos, cucarachas y otros insectos y han sido descubiertas consumiendo presas bastante mayores que ellas mismas, tales como lagartijas e incluso pequeñas aves. Hace bastante tiempo que los expertos en arácnidos se preguntaban cómo era posible esta proeza. Y un trabajo coordinado por la bioquímica Adriana Lopes, del Instituto Butantan, en São Paulo, comienza a aportar algunas respuestas.

Ni bien su cena queda atrapada en la tela y resulta inmovilizada por la inyección de veneno, las arañas gigantes (Nephilingis cruentata) regurgitan sobre la misma un líquido viscoso y parduzco que disuelve sus tejidos, transformándolos en un mazacote pastoso. Así, las arañas gigantes pueden alimentarse lentamente de sus presas, consumiendo pequeñas porciones predigeridas. Durante mucho tiempo se pensó que el líquido excretado sobre las presas era el propio veneno, producido por una glándula situada cerca de la boca de las arañas. Pero al estudiar la digestión de la N. cruentata minuciosamente, el grupo de Lopes comprobó que ese líquido es, en realidad, un fluido digestivo, abundante en enzimas que le ayudan a digerir sus presas.

Estas arañas, abundantes en jardines, en las cercanías de las luces, rincones de paredes u obradores, presentan un marcado dimorfismo sexual. Las hembras, en general, son bastante mayores que los machos. Algunas pueden llegar a medir 4 centímetros (cm) de largo. Los machos, a su vez, miden en promedio 0,5 cm. Pese a su tamaño, lo suficientemente grande  como para erizarle el cabello a cualquiera que sienta el más mínimo temor a las arañas, su veneno es inofensivo para los seres humanos. Empero, en los insectos, actúa sobre el sistema nervioso y provoca parálisis, aunque sin llegar a matar. Generalmente las presas están vivas cuando quedan cubiertas por el fluido y comienzan a ser parcialmente digeridas.

Léo Ramos Estas arañas, que pueden encontrarse en jardines o cerca de luminarias, pueden pasar meses sin comerLéo Ramos

La curiosidad al respecto de la digestión de la Nephilingis cruentata condujo al equipo de Lopes a iniciar, hace algunos años, el análisis de la composición química del fluido digestivo de esas arañas. Mediante una búsqueda rápida en los alrededores del Instituto Butantan, sus integrantes recogieron 10 ejemplares. De regreso al laboratorio, los investigadores las alimentaron y las indujeron a producir el fluido digestivo mediante estímulos mecánicos y eléctricos. A continuación, realizaron la caracterización química de las muestras. Los investigadores comprobaron que el fluido digestivo lo sintetizaban en las células excretoras del intestino y que era muy rico en enzimas que rompen o transforman proteínas, azúcares y grasas en moléculas menores, que pueden transformarse en energía con mayor facilidad. En total, caracterizaron 400 enzimas, según describieron en un estudio publicado en septiembre en la revista científica BMC Genomics.

Entre las carbohidrasas, enzimas que digieren los hidratos de carbono (azúcares), el grupo de Lopes detectó una producción de grandes concentraciones de quitinasas, especializadas en la degradación de la quitina, un polímero natural que le confiere dureza al exoesqueleto de los artrópodos. Entre las enzimas proteolíticas, que degradan proteínas, las sintetizadas en mayor cantidad fueron las astacinas. Estas enzimas se encuentran comúnmente en la mayoría de los seres vivos. Empero, según Lopes, es la primera vez que se comprueba la producción de una variedad tan amplia de astacinas y en niveles tan elevados. “Identificamos 25 tipos de astacinas en el fluido digestivo de esas arañas”, dice.

Valiéndose de técnicas de bioinformática, los investigadores realizaron un estudio filogenético de esas enzimas. Mediante el empleo de un software específico, se analizaron las secuencias de ADN que componen los genes que contienen la fórmula de las astacinas de la araña gigante y las compararon con las que producen otras arañas y artrópodos. Los resultados sugieren que las arañas evolutivamente más primitivas producen menos astacinas que las surgidas más recientemente. Los datos que se consignan en el artículo aún son preliminares, explica Lopes, pero ofrecen cierto margen para algunas interpretaciones. Una de ellas es que la digestión en dos fases ‒una extracorpórea y otra intracelular‒ sería una característica seleccionada a lo largo de millones de años, permitiéndoles a esas arañas pasar largos períodos sin alimentarse. “La Nephilingis cruentata puede permanecer sin alimentarse hasta un año”, comenta Lopes. “Entre esas arañas, la superproducción de esas enzimas se justificaría debido a la necesidad de realizar una digestión que aproveche al máximo todos los nutrientes”.

 Léo Ramos Luego de capturar su presa, las arañas regurgitan sobre ellas un líquido que disuelve sus tejidos, facilitando la ingestión de las partes predigeridas Léo Ramos

Una evidencia que obtuvo el grupo de Lopes refuerza esa hipótesis. Ella y sus colaboradores verificaron que, luego de que la araña ingiere toda su presa, da comienzo una segunda fase de digestión, en esta ocasión dentro de las células. En las células del intestino, la parte de los nutrientes que no fue transformada por el fluido digestivo y transportada al interior de las vacuolas digestivas, unos compartimientos intracelulares repletos de enzimas que fragmentan proteínas, probablemente formados por la fusión de los lisosomas con vesículas que contienen nutrientes. Mediante una evaluación microscópica, los científicos identificaron grandes cantidades de azúcares y lípidos almacenados en células de reserva conectadas al intestino de las arañas gigantes. Esa reserva posiblemente sea la que aporta los nutrientes necesarios para mantenerlas vivas durante los extensos períodos de escasez de alimentos.

Cuando salen de cacería
En una línea de trabajo paralela a la de Lopes, el biólogo Hilton Japyassú, del Instituto de Biología de la Universidad Federal de Bahía (UFBA), estudia la flexibilidad de los comportamientos supuestamente fijos de la N. cruentata. Según Japyassú, estas arañas son capaces de memorizar información y de aprender de las experiencias vividas, perfeccionando instintos básicos, tales como los relacionados con la caza y la construcción de la tela. El biólogo comenzó a estudiar a la especie hace casi 10 años, cuando trabajaba en el Laboratorio de Artrópodos del Instituto Butantan. En sus investigaciones, comprobó que esas arañas pueden alterar su comportamiento de caza o de construcción de la tela de acuerdo al tamaño de las presas que pretenden capturar.

Las arañas gigantes producen dos tipos de hilo de seda, uno seco y otro más viscoso. Para tejerlos, emplean diferentes hilanderas, unas estructuras asociadas a las glándulas de seda ubicadas en la parte trasera del abdomen. Utilizan ambos tipos de seda los utilizan en distintas partes de la tela. Los hilos secos son los que, por ejemplo, dan forma a la estructura de la tela, constituida por los rayos, por la espiral seca, elaborada desde el centro hacia los bordes, por los hilos de cuadrante, que sostienen toda la espiral, y por el refugio, conectado a la región central donde las arañas permanecen aguardando a la presa. Los hilos viscosos, a su vez, componen la espiral adhesiva de la tela, responsables de la captura.

LÉO RAMOSCuando capturan una presa grande, las arañas cortan los hilos que sostienen la tela, logrando enrollar a la futura cena y limitando sus movimientos. En tanto, a las presas pequeñas las inmovilizan con la inyección de veneno, que las paraliza. Parte de estas variantes son consecuencia del recuerdo de eventos predatorios anteriores. Según el investigador, las arañas son capaces de acordarse de diferentes aspectos de sus presas, tales como el tamaño o el tipo, y también recuerdan el número de animales capturados previamente. Un indicio de esto es que las dimensiones generales, el formato y la separación entre las espiras de la tela tienen en cuenta la frecuencia y el tamaño de los animales capturados.

La cacería comienza cuando la araña dirige su atención a ciertos sectores de la tela, generalmente aquéllos en donde sus presas caen con más frecuencia. Ella vigila esos sectores manteniendo tensionados algunos de sus hilos con las patas delanteras. Esa tensión les permite filtrar ciertos tipos de vibración y detectar los más sutiles. “Cuanto más hambrientas están, más tensionan los hilos”, explica el biólogo. “De tal manera, ciertas vibraciones antes imperceptibles, producidas por presas pequeñas, pasan a ser objeto de su atención”. El paso siguiente de su cacería es la captura. Ni bien un insecto cae en la tela, la araña corre en dirección a la presa, se aproxima a ella y, dependiendo de las circunstancias, se alimenta allí mismo o la envuelve en otros hilos de tela antes de llevársela a un refugio donde se encuentran las capturadas con anterioridad.

Al analizar cómo cazan estas arañas, Japyassú constató que esas tácticas presentan aspectos filogenéticos. Esto significa que ciertos comportamientos evolucionaron a lo largo del tiempo, modificándose y transmitiéndose para el repertorio conductual de otras arañas de manera sistemática como respuesta a los estímulos del ambiente en donde habitan. Es como si esas tácticas involucrasen comportamientos  cuya organización es propensa a facilitarse en el cerebro de las arañas. ¿Qué es lo que explicaría el perfeccionamiento de ciertos comportamientos? A juicio de Japyassú, eso estaría dado por su capacidad de aprendizaje, característica del cerebro. “A medida que la araña vive nuevas experiencias, perfeccionan ciertos comportamientos como respuesta a los desafíos impuestos por el ambiente”.

Artículos científicos
FUZITA J. F. et al. High throughput techniques to reveal the molecular physiology and evolution of digestion in spiders. BMC Genomics. v. 17 (716), p. 1-19. 2016.
JAPYASSÚ‚ H. F. et al. Predatory plasticity in Nephilengys cruentata (Araneae: Tetragnathidae): Relevance for phylo­geny reconstruction. Behaviour. v. 139 (4), p. 529-44. 2002.

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