Verde rana
¿Por qué algunos animales son verdes? Esta puede parecer una pregunta ingenua. Pero, para responderla, investigadoras e investigadores estudiaron durante años una rana particular, que resultó ser el primer caso de fluorescencia en anfibios y en vertebrados terrestres. Ahora, el mismo equipo detectó una proteína que resulta clave para darle a ese animal el color que le permite camuflarse con su entorno de una manera perfecta.
“Logramos explicar el origen de la coloración verde que, en muchos animales, es prácticamente igual a la de una hoja de una planta», cuenta el investigador Carlos Taboada. Foto: Gentileza Sara Bari
De los camalotales argentinos, una rana trepadora de pintas rojas saltó en 2017 a la tapa de la revista PNAS por ser el primer caso de fluorescencia en anfibios, así como en vertebrados terrestres, y acaparó la atención del mundo. Ahora, vuelve a salir en la prestigiosa publicación científica bajo el nombre de Boana punctata, por otro hallazgo del mismo equipo de investigadores: el descubrimiento de la proteína que, asociada con un pigmento -la biliverdina-, le da su particular color verde. Este efecto especial le ha salvado la vida más de una vez, no sólo a esta especie sino a otras en distintos sitios del planeta, al confundirse con las plantas donde se posa, en un camuflaje casi perfecto.
“Logramos explicar el origen de la coloración verde que, en muchos animales, es prácticamente igual a la de una hoja de una planta. En general, para todos los animales que son verdes, -reptiles o ranas-, este color básicamente se motiva por una interacción física entre estructuras ordenadas en la piel y pigmentos. En este caso, estamos demostrando que hay una alternativa a estas estructuras ordenadas en la piel, y que hay una proteína que se expresa mucho en el cuerpo, y que tiene propiedades ópticas muy semejantes a las de algunas proteínas de las plantas, y a la clorofila, incluso”, dice Carlos Taboada, doctor en Ciencias Biológicas de Exactas UBA y primer autor del trabajo.
Pero el hallazgo es más amplio aun. “Otro aspecto importante demostrado es que ese origen de la coloración verde mediada por esta proteína (ahora) descripta, aparece independientemente en muchas especies de ranas en todo el mundo. Hay ejemplares en América Central, América del Sur, África y Asia. Esto le da riqueza a una explicación evolutiva y biológica. Siempre apareció una proteína de la misma familia, que al acumular ciertas variaciones a lo largo de la evolución permitió explorar una nueva diversificación funcional. En este caso, permitió el camuflaje en las hojas verdes en las cuales los animales viven”, detalla Taboada, quien hace años estudia estas particularidades junto con un multidisciplinario equipo de científicos.
El trabajo, que acaba de ser publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), muestra parte de un largo camino recorrido. “Hace diez años, me convocó para esta colaboración Julián Faivovich, investigador del Museo Argentino de Ciencias Naturales ‘Bernardino Rivadavia’. Me dijo que tenían unas ranas con huesos azules. Ya se sabía, desde mediados del siglo XX, que la responsable podía ser la biliverdina, pero no se conocía cuál ni en qué forma se presentaba”, relata Sara Bari, investigadora del Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE, UBA-CONICET).
Allí, se hicieron numerosas pruebas de laboratorio hasta confirmar su identidad. “Se pudo hacer un análisis estructural de la biliverdina y, en ese momento, supimos que estaba asociada a una proteína de una manera lábil, o sea, que se podía separar para el análisis”, agrega.
Por cierto, tuvieron que pasar más pruebas, avances y retrocesos hasta finalmente dar con ella, la proteína escurridiza. ¿Cómo la identificaron? “Utilizamos la espectrometría de masa, y luego Carlos (Taboada) debió usar la secuenciación. En la Argentina no se cuenta con los elementos de última generación, ni con los instrumentos más precisos. No contamos con equipamiento científico del primer mundo”, indica Lucía Chemes, doctora en Química (Exactas UBA) e investigadora Independiente de CONICET. Si bien el instrumental no era de la resolución que necesitaban, echaron mano al ingenio criollo y lo lograron. “A veces -reflexiona Chemes-, aun sin la mejor tecnología, existen maneras de darle la vuelta a un problema y de avanzar. Característica que asombra a colegas del exterior”.
Finalmente, la tan buscada proteína fue identificada. Se trata de la BBS (sigla en inglés de Biliverdin Binding Serpin). “Lo sorprendente fue encontrar que una familia muy conocida y diversificada de proteínas, llamadas serpinas, contaba con un nuevo miembro que era capaz de unir a un pigmento como la biliverdina. Las serpinas conocidas cumplían otros roles, como ser inhibidoras de proteasas, o transportadoras de hormonas. ¡No había ningún ejemplo de esto hasta este trabajo!”, compara Chemes.
Camuflaje casi perfecto
Ahora trabaja en la Universidad Duke, en Carolina del Norte, Estados Unidos; pero Taboada no olvida cuando se embarcaba de noche con dos o tres colegas en una piragua por arroyos de Santa Fe o Corrientes, para dar con esa diminuta rana que no suele verse de día, y no mide más de cuatro centímetros de largo.
El camuflaje es tan bueno que no solo hay una concordancia entre la luz reflejada por las hojas y la luz reflejada por las ranas en las zonas del espectro visible, sino también en el infrarrojo cercano. Foto: Gentileza Sara Bari
El sonido del contacto con el agua y las plantas flotantes, junto con el de los animales, convertían esas noches estrelladas en una función única con platea especial para los científicos. Y más aun, cuando supieron de la fluorescencia de esas ranas, y llevaron una linterna de luz ultravioleta para verlas brillar arriba de las hojas. Además, cierta vegetación como los repollitos de agua también fluorescen ante luz UV, lo cual daba un espectáculo “impresionante”, según contaron en su momento los investigadores a NEXciencia.
De esos estudios surgió el trabajo publicado en la tapa de PNAS en 2017 sobre el primer caso registrado de fluorescencia en anfibios. Admiradores de sus destellos, pero no encandilados por ellos, los integrantes del equipo interdisciplinario estudiaron si la flourescencia estaba asociada a esta biliverdina, pero comprobaron que no era así. “A la biliverdina le quedó este otro mérito, que es el de la función de camuflaje y el de ser transportada por esta proteína que, habitualmente, tiene otra función”, destaca Bari.
De mimetismo admirable, la naturaleza no deja de maravillar a los científicos. En este sentido, María Gabriela Lagorio, profesora de Exactas UBA e investigadora del CONICET, remarca: “El camuflaje es tan bueno que no solo hay una concordancia entre la luz reflejada por las hojas y la luz reflejada por las ranas en las zonas del espectro visible, sino también en el infrarrojo cercano. Hay una concordancia muy alta si uno estudia los espectros del follaje del entorno donde se mueve y el espectro de la rana, o sea, de la luz reflejada por ambos. Y este camuflaje se explica por estas biliverdinas unidas a las proteínas. Y, de acuerdo con la proteína, se modula o se sintoniza ese camuflaje, es decir, pequeñas variaciones del color verde se deben a distintos tipos de unión entre la biliverdina y la proteína”.
Los resultados de ese sintonizador natural son elocuentes y se traducen en una notoria invisibilidad. Desde la Universidad de Misiones, Andrés Brunetti no deja de resaltar esta característica particular para pasar desapercibida. “Las ranas duermen fundamentalmente en el revés de las hojas de los camalotes, y ahí aplican el camuflaje. Es casi perfecto. Si no sabés que allí duerme la rana, no la encontrás”, observa.
Me sube la biliverdina
Altos, altísimos -comparados con los que se encuentran en otros animales- son los valores de este pigmento verde. “Esta acumulación de biliverdina, en general, es algo poco frecuente en la naturaleza pero entre las ranas y algunos reptiles apareció muchas veces”, precisa Taboada. Y recuerda a investigadores que hicieron historia en este camino. “Se sabía que había animales que tenían pigmento verde por su sangre o en su linfa. Este fue el origen del término cloricia en los años 60, y fue un científico argentino quien lo describió por primera vez: Avelino Barrio”, memora Taboada.
Pero este compuesto no solo pertenece al mundo de los anfibios. “Nosotros, como mamíferos -aclara Bari- tenemos biliverdina en el organismo, aparece como intermediario en la degradación del hemo y se convierte en bilirrubina. En algunas patologías podemos acumular biliverdina, pero en un porcentaje muy inferior al que aparece en las ranas”.
Justamente, esa diferencia fue la razón que dio vida a esta investigación. “Todo el proyecto -narra Taboada- comenzó para explicar qué pasa en estas ranas que pueden tener concentraciones de biliverdinas tan altas que serían tóxicas en humanos. Esto nos llevó a explorar en muchísimas especies y a estudiar este fenómeno en detalles moleculares, simulaciones fotofísicas, para entender cuál es el rol de esa biliverdina en la generación del color, una vez que se une a esta proteína nueva que estamos describiendo”.bili
Verde esperanza
En el horizonte cercano, ¿cuál es el camino a seguir de esta investigación? Chemes contesta: “En el trabajo, se verifica que la presencia de BBS, permite a las ranas camuflarse en el ambiente durante la noche. Pero podría haber muchas más funciones que aún no hemos descubierto”.
Sobre posibles aplicaciones, Taboada sugiere que, como estas proteínas también están presentes en los seres humanos, diversas técnicas de imágenes para estudios de diagnóstico podrían beneficiarse. “Estoy trabajando con algunas técnicas aquí (en Estados Unidos), usando láseres de una longitud de onda particular que logran penetrar con mayor profundidad en los tejidos”, indica y enseguida concluye: “Si hay una proteína que es estable y se expresa en algún sitio interno del cuerpo, se puede llegar a iluminar a esa proteína y detectarla en profundidades. Una vez que esto está establecido, es tentador empezar a pensar como eso puede llegar a tener una aplicación biomédica, sobre todo si se puede detectar en profundidad para lograr hacer imágenes con mayor resolución”.
Hay equipo
Para dar con esa diminuta rana, integrantes del equipo se embarcaban de noche en una piragua por arroyos de Santa Fe o Corrientes.
“Lo que comenzó con esta rana estudiada en los camalotales de Santa Fe, tuvimos la suerte de profundizarlo con otras ranas del mundo, y obtener datos de las secuencias, de las proteínas, de distintas especies. Esto le dio un refuerzo adicional al trabajo, al darle mayor generalidad”, resalta Carlos Taboada sobre el trabajo que acaba publicarse en PNAS. Un equipo numeroso e interdisciplinario está tras estos resultados. Sus nombres son: Carlos Taboada, Andrés Brunetti, Mariana Lyra, Robert Fitak, Ana Faigon, Santiago Ron, María Lagorio, Célio Haddad, Norberto Lopes, Sönke Johnsen, Julián Faivovich, Lucía Chemes, Sara Bari.
