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Defensa química

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Oruga de mariposa monarca en planta de Asclepias.

Las defensas químicas son estrategias usadas por muchos organismos para evitar ser comidos. Consisten en la producción de metabolitos repelentes.[1]​ La producción de productos químicos protectores ocurre en plantas, hongos y bacterias, así como en animales invertebrados y vertebrados.[2]​[3]​ Es posible que algunos productos químicos desempeñen otras funciones además de ser defensivos.[1]​[4]​[5]​[6]​ En general se trata de metabolitos secundarios derivados de los metabolitos primarios que sirven funciones fisiológicas metabólicas.[1]​ Los metabolitos secundarios producidos por las plantas son secuestrados por algunos herbívoros especialmente artrópodos que han desarrollado resistencia contra ellos y que los usan como defensas contra sus depredadores. A su vez, en ciertos casos son consumidos por vertebrados que también los usan como toxinas para su defensa, por ejemplo anfibios (batracotoxina), serpientes e incluso aves (Pitohui).[7]​[8]​

El hongo Penicillium chrysogenum produce penicilina que destruye bacterias.

Procariotas y hongos

Las bacterias de los géneros Chromobacterium, Janthinobacterium y Pseudoalteromonas producen el metabolito secundario tóxico violaceína para combatir a los depredadores protozoos. La violaceína es liberada cuando las bacterias son comidas matando al protozoo. Otra bacteria, Pseudomonas aeruginosa, se agrupa en biopelículas que poseen percepción de cuórum; esto puede ayudar a coordinar la emisión de toxinas para protegerse de la depredación de protozoos. En experimentos se permitió que unos flagelados crecieran en un cultivo de P. aeruginosa; estaban presentes en la biopelícula de la bacteria en los primeros tres días, pero al cabo de siete días no quedaban flagelados. Esto indica que la emisión concentrada y coordinada de toxinas extracelulares por la biopelícula tiene mayor efecto que las excreciones unicelulares.[9]​

El crecimiento bacteriano también está inhibido no solo por toxinas bacterianas sino también por metabolitos secundarios de hongos.[3]​[6]​ El mejor conocido fue descubierto por Alexander Fleming en 1929, descrito por sus propiedades antibacterianas y aislado de Penicillium notatum. Es la sustancia conocida como penicilina, que se convirtió en el primer antibiótico de espectro amplio.[3]​[10]​ Muchos hongos son patógenos o viven en las plantas sin dañarlas (endofitos) y se ha documentado que muchos de estos producen químicos con efectos antagonísticos hacia una variedad de organismos, incluyendo, hongos, bacterias y protozoos.[3]​

Animales

Serie de un experimento de Eisner y colegas estudiando la fumigación defensiva del "escarabajo bombardero". El papel está tratado con colorante que muestra el líquido (normalmente incoloro).

Invertebrados

Muchos insectos tienen sabores desagradables para los depredadores y excretan compuestos tóxicos que causan enfermedad o muerte cuando ingeridos. Los metabolitos secundarios obtenidos de las plantas pueden ser secuestrados por los insectos y usados para producir sus propias toxinas.[11]​[12]​ Uno de los ejemplos mejor conocidos es el de la mariposa monarca que obtiene sus toxinas de las plantas de Asclepias de las que se alimenta. Otros grupos de insectos que usan esta estrategia son escarabajos (Coleoptera), saltamontes (Orthoptera) y mariposa y polillas (Lepidoptera).[13]​[14]​ Otros insectos sintetizan sus propias toxinas. Está en duda cual es la estrategia más económica, obtenerlos de otras fuentes o producirlos originalmente.[11]​[15]​

Las mariposas de la tribu Heliconiini (sub-familia Heliconiinae) se alimentan de plantas de pasiflora y secuestran moléculas tóxicas. En cambio, las polillas del género Zygaena (familia Zygaenidae) han desarrollado la capacidad de producir o sintetizar sustancias tóxicas.[11]​ Algunos escarabajos secuestran metabolitos secundarios y los usan para su defensa, pero la mayoría sintetizan sus propias defensas de novo. Tienen estructuras especializadas para guardar estos productos y algunos los circulan en la hemolinfa y los emiten en un proceso llamado autohemorragia o sangría refleja.[12]​

Vertebrados

Zorrino (Mephitis mephitis) en pose defensiva con la cola erecta indicando que está por fumigar.

Ciertos vertebrados también sintetizan químicos defensivos o los secuestran de las plantas o presas de las que se alimentan.[8]​[15]​ Se han observados compuestos secuestrados en ranas, en serpientes de la subfamilia Natricinae y dos géneros de aves, Pitohui e Ifrita.[8]​ Se cree que algunos compuestos bien conocidos como batracotoxina y tetrodotoxina producidos por salamandras y peces globo (Tetraodontidae)[16]​ provienen de sus presas invertrebadas.[8]​

Mamíferos

Algunos mamíferos emiten un olor desagradable de sus glándulas anales, por ejemplo el pangolín[17]​ y algunos miembros de las familias Mephitidae y Mustelidae incluyendo zorrinos y mustelas.[18]​ Monotremas tienen espolones venenosos que usan como defensa,[19]​

Los loris perezosos (Primates: Nycticebus) producen venenos que parecen ser efectivos en alejar a los depredadores y también a los parásitos.[20]​ También se ha demostrado que el mero contacto con los loris perezosos puede causar irritación en los serees humanos.[21]​

Véase también

Referencias

  1. ↑ a b c Berenbaum, M. R. (1995). The chemistry of defense: theory and practice. Proceedings of the National Academy of Sciences, 92(1), 2–8. doi 10.1073/pnas.92.1.2. PMC 42807. PubMed.
  2. ↑ B. Clucas, Defensive Chemicals, In Encyclopedia of Animal Behavior, edited by Michael D. Breed and Janice Moore, Academic Press, Oxford, 2010, Pages 481–486, ISBN 9780080453378, doi 10.1016/B978-0-08-045337-8.00293-X.
  3. ↑ a b c d Keller, N. P., Turner, G., & Bennett, J. W. (2005). Fungal secondary metabolism—from biochemistry to genomics. Nature Reviews Microbiology, 3(12). doi 10.1038/nrmicro1286.
  4. ↑ Walters, D. (2011). Plant defense: warding off attack by pathogens, herbivores and parasitic plants. John Wiley & Sons.
  5. ↑ Whittaker, R., & Feeny, P. (1971). Allelochemics: Chemical Interactions between Species. Science, 171(3973), 757–770. JSTOR 1730763 .
  6. ↑ a b Gloer, J. B. (1995). The chemistry of fungal antagonism and defense. Canadian Journal of Botany, 73(S1), 1265–1274. doi 10.1139/b95-387.
  7. ↑ Lasley, E. N. (1999). Having Their Toxins and Eating Them Too: Study of the natural sources of many animals' chemical defenses is providing new insights into nature's medicine chest. BioScience, 49(12), 945–950. doi 10.1525/bisi.1999.49.12.945.
  8. ↑ a b c d Savitzky, A. H., Mori, A., Hutchinson, D. A., Saporito, R. A., Burghardt, G. M., Lillywhite, H. B., & Meinwald, J. (2012). Sequestered defensive toxins in tetrapod vertebrates: principles, patterns, and prospects for future studies. Chemoecology, 22(3), 141–158. doi 10.1007/s00049-012-0112-z.
  9. ↑ Matz, C., & Kjelleberg, S. (2005). Off the hook—how bacteria survive protozoan grazing. Trends in microbiology, 13(7), 302–307. doi 10.1016/j.tim.2005.05.009.
  10. ↑ Fleming, A. (1929). On the antibacterial action of cultures of a penicillium, with special reference to their use in the isolation of B. influenzae. British journal of experimental pathology, 10(3), 226. PMC 2048009.
  11. ↑ a b c Fürstenberg-Hägg, J., Zagrobelny, M., Jørgensen, K., Vogel, H., & Møller, B. L. (2014). Chemical Defense Balanced by Sequestration and De Novo. doi 10.1371/journal.pone.0108745.
  12. ↑ a b Dettner, K. (1987). Chemosystematics and evolution of beetle chemical defenses. Annual Review of Entomology, 32(1), 17–48. doi 10.1146/annurev.en.32.010187.000313.
  13. ↑ Schmidt, J. O. (2008). Venoms and toxins in insects. In Encyclopedia of entomology (pp. 4076–4089). Springer Netherlands. https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-1-4020-6359-6_3957
  14. ↑ Trigo, J. R. (2000). The chemistry of antipredator defense by secondary compounds in neotropical Lepidoptera: facts, perspectives and caveats. Journal of the Brazilian Chemical Society, 11(6), 551–561. doi 10.1590/S0103-50532000000600002
  15. ↑ a b Mebs, D. (2001). Toxicity in animals. Trends in evolution?. Toxicon, 39(1), 87–96. doi 10.1016/S0041-0101(00)00155-0.
  16. ↑ FUHRMAN, FREDERICK A. (December 1986). «Tetrodotoxin, Tarichatoxin, and Chiriquitoxin: Historical Perspectives». Annals of the New York Academy of Sciences 479 (1 Tetrodotoxin): 1-14. ISSN 0077-8923. doi:10.1111/j.1749-6632.1986.tb15556.x. 
  17. ↑ «Pholidota (pangolins)». 
  18. ↑ Andersen, K. K., & Bernstein, D. T. (1980). Sulfur compounds in mustelids. In Natural sulfur compounds (pp. 399–406). Springer, Boston, MA. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4613-3045-5_35
  19. ↑ http://agro.icm.edu.pl/agro/element/bwmeta1.element.agro-article-849d2510-89dd-4de9-9c38-cb3094d38f3b/c/app51-001.pdf
  20. ↑ Nekaris, K. A. I., Moore, R. S., Rode, E. J., & Fry, B. G. (2013). Mad, bad and dangerous to know: the biochemistry, ecology and evolution of slow loris venom. Journal of Venomous Animals and Toxins including Tropical Diseases, 19(1), 21. doi 10.1186/1678-9199-19-21.
  21. ↑ Gardiner, Matthew; Ariana, Weldon; Gibson, Nancy; Poindexter, Stephanie; Nekaris, K.A.I. (2018). «Survey of practitioners handling slow lorises (Primates: Nycticebus): an assessment of the harmful effects of slow loris bites – Journal of Venom Research». jvenomres.co.uk (en inglés estadounidense). Archivado desde el original el 21 de abril de 2018. Consultado el 10 de noviembre de 2019.  |access-date= y |fechaacceso= redundantes (ayuda)

Enlaces externos

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