Un equipo internacional de científicos de la Universidad de California-Berkeley, la Universidad de São Paulo, John Carroll University, el Instituto Butantan y la Universidad Metropolitana de Osaka reveló cómo las ranas venenosas construyeron su sistema de defensa química. El estudio, publicado en Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, detalló que este sistema se explica por una evolución progresiva mediante sucesivas adaptaciones.
Estas especies, nativas de América Central y del Sur, liberan toxinas a través de su piel como estrategia para repeler y neutralizar a sus depredadores. Esta defensa química se basa en la capacidad de tolerar y transformar compuestos tóxicos presentes en su dieta, un rasgo que distingue a estos anfibios dentro de sus ecosistemas, según informó el portal especializado Phys.org.
En los experimentos realizados, los investigadores observaron que existen especies no tóxicas, como el caso de Dryophytes cinereus, que lograban almacenar pequeñas cantidades de alcaloides, compuestos químicos de origen natural con propiedades tóxicas. Ranas con toxicidad media presentaban una acumulación moderada, y las verdaderas ranas venenosas alcanzaban niveles elevados de estas sustancias en la piel.
Este patrón, según detalló Adriana Moriguchi Jeckel, primera autora del estudio, indica que la habilidad de acumular toxinas —la llamada secuestro de alcaloides— evolucionó de forma gradual y no surgió completamente formada en especies nuevas, como se pensaba anteriormente.
Mecanismos y evolución
El mecanismo por el cual estas ranas absorben y transforman estos compuestos químicos comienza con su alimentación: consumen principalmente hormigas, ácaros, ciempiés y escarabajos que contienen estas sustancias químicas, y luego las transportan e incorporan en su piel. Esto les exige, en primer lugar, desarrollar resistencia a los venenos para evitar intoxicarse.
Además, necesitan contar con sistemas internos de transporte y almacenamiento de toxinas, así como la capacidad de impedir que su organismo destruya estos compuestos. Jeckel detalló: “Deben haber existido varias etapas evolutivas para pasar de un fenotipo que no almacena toxinas a otro que sí lo hace”.
Las investigaciones de los últimos años revelaron que, contrariamente a lo que se creía, los grupos más cercanos de ranas no venenosas sí muestran bajos niveles de alcaloides en la piel. Este descubrimiento permitió reformular la visión sobre la evolución del secuestro de alcaloides.
De acuerdo con lo explicado por la autora del estudio: “Primero, se identificaron niveles bajos de alcaloides en grupos que se consideraba incapaces de realizar el secuestro. Segundo, se demostró que las ranas venenosas pueden modificar una gama más amplia de alcaloides dietéticos a formas químicas distintas de lo previamente reconocido”.
Experimentos de laboratorio y hallazgos
Para entender cómo estas adaptaciones surgieron, el equipo llevó a cabo dos tipos de experimentos controlados en laboratorio. En el primero, suministraron diariamente soluciones con concentración conocida de alcaloides directamente a las ranas mediante pipetas y midieron la cantidad absorbida y almacenada en la piel y órganos. En el segundo, aplicaron los compuestos químicos sobre moscas de la fruta (comida habitual de las ranas), imitando lo que ocurre en la naturaleza cuando los batracios ingieren artrópodos tóxicos.
Esto permitió comprobar que no solo la cantidad, sino también la variedad de toxinas almacenadas varía entre especies, y que las ranas venenosas son capaces de transformar los compuestos en variantes más tóxicas o complejas, lo que puede ampliar su protección frente a depredadores y patógenos.
Ralph Saporito, autor principal del trabajo, destacó que el proceso de secuestro de alcaloides es central para la supervivencia del grupo: “Estas ranas dependen de los alcaloides que ingieren y acumulan para defenderse”.
El equipo estableció además que, en especies emparentadas pero no especializadas, existen formas intermedias del mecanismo, convirtiéndolas en modelos valiosos para analizar la evolución de estas defensas químicas. Según Jeckel, “la habilidad de modificar alcaloides es exclusiva de las especies que los almacenan y representa un paso importante en la evolución del secuestro”.
Implicancias y próximos pasos
Estos hallazgos promovieron nuevas líneas de investigación centradas en identificar los cambios moleculares y fisiológicos que posibilitaron esta sucesión de adaptaciones. Para la autora y sus colegas, el próximo paso será dilucidar cómo cada modificación incrementa la diversidad química de la piel de las ranas venenosas y cuál es su impacto biológico.
Una de sus metas es “comprender la relevancia ecológica, si existe, de que las ranas venenosas modifiquen los alcaloides, ya que al hacerlo, incrementan la diversidad de toxinas en su piel, lo que es importante para la defensa frente a depredadores y patógenos”.
Estos resultados aclaran el origen evolutivo del sistema defensivo de las ranas venenosas y abren la puerta para investigar procesos semejantes en otras especies tóxicas, como ciertos insectos, reptiles y aves, de acuerdo con el portal especializado.