Hacia la cura del dolor gracias al veneno de la mamba negra

Una nueva clase de toxinas polipeptídicas, las mambalginas, aislados en el veneno de la mamba negra, la serpiente más venenosa de África, pueden eliminar el dolor gracias un subtipo particular de canales iónicos sensibles a los ácidos (ASIC por Acid-Sensing Ionic Channels), tanto en las neuronas del sistema nervioso central como en el periférico. Las mambalginas tienen un efecto analgésico tan fuerte como la morfina. Siendo tan efectivas contra el dolor, tienen la ventaja de que no son tóxicas (solo se ha demostrado en ratones) y no tienen contraindicaciones respiratorias (también demostrado solo en ratones). Eric Lingueglia (CNRS, Francia) y sus colegas creen que las posibilidades farmacológicas de las mambalginas son muy prometedoras. Por supuesto, es esencial comprender mejor el dolor para desarrollar nuevos analgésicos. Las mambalginas pertenecen a la familia de las toxinas de tres bucles, como muestra la reconstrucción tridimensional que aparece en la imagen central de la figura que abre esta entrada (esta estructura ha sido obtenida de forma aproximada usando analogías con estructuras conocidas). Las mambalginas son inhibidores potentes, rápidos y reversibles de todos los subtipos de canales ASIC que se expresan en el sistema nervioso central (tanto los ASIC1a, como los ASIC1a+ASIC2A y ASIC1A+ASIC2B). Por tanto, son toxinas muy prometedoras en el campo de los analgésicos, aunque el factor decisivo serán las pruebas en humanos requerirán un proceso largo y lento. El artículo técnico es Sylvie Diochot et al., “Black mamba venom peptides target acid-sensing ion channels to abolish pain,” Nature 490: 552–555 (25 October 2012).

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La serpiente más primitiva conocida permite rehacer la filogenia de estos reptiles

El origen evolutivo temprano de las serpientes es poco conocido porque faltan especies de transición. No se sabe, por ejemplo, si sus orígenes son marinos o terrestres. Se publica en Nature una revisión de la filogenia de las serpientes gracias al análisis de una especie del Cretácico tardía llamada Coniophis precedens. Sus vértebras, maxilares y piezas dentales indican que se trata de la serpiente más primitiva conocida. Sus características indican que su medio ambiente eran las llanuras inundadas continentales, por lo tanto, las serpientes podrían tener un origen terrestre. Además, su cráneo es intermedio entre el de las serpientes y el de los lagartos, por lo que los autores creen que las serpientes podrían haber evolucionado a partir de los lagartos que viven en madrigueras. El artículo técnico es Nicholas R. Longrich, Bhart-Anjan S. Bhullar & Jacques A. Gauthier, “A transitional snake from the Late Cretaceous period of North America,” Nature, Published online 25 July 2012 [información suplementaria muy interesante].

El nuevo resultado publicado en Nature parece haber decidido la antigua controversia sobre si el cuerpo alargado y las extremidades reducidas de las serpientes se desarrollaron en un ambiente terrestre, como una adaptación para cavar, o en un medio marino, como una adaptación para nadar; los nuevos fósiles del género Coniophis encontrados en América del Norte parecen decantar la respuesta hacia el origen terrestre. En especial, las piezas dentales y los maxilares encontrados indican que estas serpientes eran carnívoras y se alimentaba de pequeños vertebrados en un entorno terrestre. Los autores proponen que estas serpientes primitivas tendrían una ecología similar a las serpientes del infraorden de los aletinofidios.

Dune y la biomecánica de un lagarto que bucea a través de la arena del desierto

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El escinco, también llamado pez de las arenas, es un lagarto de cortas patas, a medio camino evolutivo entre lagartos y serpientes. Lo más característico de estos lagartos es que pueden bucear por la arena. Se sumergen en ella y nadan como los peces. Nadar por la arena no parece fácil, la arena es muy diferente al agua. ¿Cómo lo hacen? Las imágenes por rayos X permiten descubrirlo. Pliegan sus cortos brazos y piernas sobre su cuerpo, para que no molesten, y se mueven ondulando el cuerpo como una serpiente. Ryan D. Maladen et al. han desarrollado modelos biomecánicos por ordenador que permiten comprender los detalles de este peculiar modo de locomoción. Nos lo cuentan en Ryan D. Maladen, Yang Ding, Chen Li, Daniel I. Goldman, “Undulatory Swimming in Sand: Subsurface Locomotion of the Sandfish Lizard,” Science 325: 314-318, 17 July 2009.

Los investigadores han logrado predecir la velocidad de “buceo” del escinco (Scincus scincus) gracias a estimar la resistencia “aerodinámica” de este animal a través de la arena. El modelo efectivo es muy similar al que se desarrollaría si este animal buceara en un líquido a bajo número de Reynolds, en el que las fuerzas de fricción (resistencia) del medio son independientes de la velocidad de locomoción. Los autores creen que la evolución ha dotado a estos escíncidos de un mecanismo de locomoción que no hace diferencias entre un medio granular (arena del desierto) y un medio líquido.

¿Aplicaciones? Los autores no se mojan al respecto, pero a mí se me antoja que robots tipo submarino para estudiar la dinámica de las arenas, dunas, playas, etc. podrían ser desarrollados gracias a estos análisis biomecánicos. Quien sabe lo que nos depara el futuro.

Frikis al tanto. Los aficionados a la película Dune, del genial David Lynch, lamentarán que la locomoción de los gusanos de arena en la película no sea físicamente realista. Frank Herbert los denominó Geonemotodium arraknis, también conocidos como Shai-Hulud o Shaihuludata gigantica. Si Lynch hubiera conocido este reciente estudio científico, seguramente sus gusanos de arena presentarían una locomoción más realista.

PS: En Menéame ha sido enviada esta noticia publicada en el ABC “Un lagarto que «bucea» en la arena del desierto.”

Cual Galileo jugando con serpientes en planos inclinados

El mecanismo por el cual se mueven las serpientes (reptan) ha sido estudiado desde hace mucho tiempo. Artículos muy famosos al respecto son los de W. Mosauer, “On the locomotion of snakes,” Science, 76:583–585, 1932, y J. Gray, “The mechanism of locomotion in snakes,”  J. Exp. Biol., 23:101–120, 1946. Entonces ¿qué es lo que ha descubierto el nuevo estudio publicado en PNAS que hasta ha aparecido como noticia en RTVE.es? El estudio es David L. Hu, Jasmine Nirody, Terri Scott, Michael J. Shelley, “The mechanics of slithering locomotion,” PNAS published online before print June 8, 2009. Han estudiado el movimiento en una superficie plana teniendo en cuenta la fricción entre las escamas de la serpiente y la superficie. La fricción anisotrópica debida a las escamas de la serpiente, como cualquiera en su sano juicio pensaría, es la clave del reptar de estos reptiles ápodos. Antes no se había estudiado su efecto en detalle. Gran avance… o no… así es la ciencia.

Por cierto, ¿cómo medirías el coeficiente de fricción o rozamiento entre una serpiente y una superficie de un material dado? Muy fácil, esperas a que la serpiente se duerma en un plano inclinado recubierto por este material e inclinas el plano hasta que la serpiente se deslice (lo mismo que hizo Galileo).

¿Te interesa el tema? Disfrutarás con los vídeos de la siguiente página web http://www.me.gatech.edu/hu/Snakeweb/snakeweb.html .

¿Falta alguna ilustración en esta entrada? Es que a mi mujer le dan asco (y miedo) los ofidios.