La piel de los anfibios un órgano versátil

Los anfibios son un grupo de vertebrados integrado por los sapos o ranas, las salamandras y los cecílidos, todos ellos pertenecientes a la clase Amphibia. Este grupo de animales se caracteriza por poseer una piel lisa desnuda que no posee escamas, pelos o plumas, por lo que están expuestos al ambiente. Esto implica afrontar el riesgo constante de adquirir infecciones causadas por microorganismos, parásitos o ser atacados por depredadores, así como estar expuestos constantemente a variables ambientales como la temperatura, humedad, pH y contaminantes del ambiente.

La piel de los anfibios se considera un órgano versátil, ya que además de separar y proteger al organismo del medio exterior, es altamente permeable, lo que favorece el intercambio gaseoso entre los capilares sanguíneos que alcanzan la superficie de la piel y el medio exterior. La piel también ayuda en la regulación de la temperatura y posee dos tipos de glándulas: a) las mucosas, cuya función principal es humectar la piel para ayudarlos contra la deshidratación y b) las granulares o lechosas, que secretan una diversidad química muy amplia de compuestos cuya función principal es de defensa contra microorganismos y depredadores. 

Toxinas a la defensa de los anfibios

Las secreciones de las glándulas granulares de la piel de los anfibios pueden ser consideradas tóxicas y son su arsenal de defensa contra los microdepredadores, como los hongos, bacterias y microorganismos patógenos, así como de macrodepredadores como artrópodos, serpientes, aves o mamíferos. La estructura y composición de estas secreciones de la piel, pueden variar considerablemente de acuerdo a la especie de anfibio y pueden estar constituidas de un gran número de compuestos biológicos activos como son las aminas (compuesto químicos orgánicos), péptidos (moléculas formadas por cadenas de aminoácidos) o alcaloides complejos (metabolitos secundarios).

Se sabe que estas toxinas pueden tener dos diferentes orígenes, en el caso de las aminas y los péptidos estos son producidos por los propios anfibios, mientras que los alcaloides son secuestrados de los insectos de los que se alimentan.  Los péptidos generalmente tienen funciones antibacterianas contra hongos, bacterias, protozoarios, así como algunos virus, y se piensa que están presentes en la mayoría de los anfibios, actuando como agentes antibióticos, mientras que los alcaloides, por su parte, generalmente actúan como defensa, principalmente contra los macrodepredadores.

Las toxinas de la piel de los anuros pueden ser irritantes, alucinógenas, convulsivas, venenos nerviosos o vasoconstrictores y aunque muchos depredadores de anfibios se han adaptado para tolerar los altos niveles de toxicidad que pueden tener estos compuestos químicos, muchos otros depredadores son sensibles, incluyendo a los humanos cuando se trata de algunas especies como la rana “dardo venenoso” (Phyllobates terribilis), que produce uno de los venenos conocidos más potentes del planeta.

 

La clave de la toxicidad de muchas ranas está en la dieta

Mientras algunos compuestos químicos son producidos por los propios anfibios, como es el caso de las aminas y los péptidos, otros como los alcaloides son obtenidos de los artrópodos de los que se alimentan.

En un principio se pensaba que los compuestos químicos de las secreciones de la piel de todos los anfibios, responsables de su toxicidad, eran producidos por los propios anfibios. Sin embargo, el investigador Daly y sus colaboradores (1998),demostraron que en muchas especies de anfibios, en realidad la toxicidad proviene de las hormigas, ácaros y otros insectos de los que se alimentan.

El estudio que permitió comprobar que los alcaloides responsables de la alta toxicidad de los anfibios, consistió en comparar las secreciones de las ranas (Oophaga pumilio) en su hábitat natural, con las secreciones de ranas de la misma especie producidas en cautiverio y alimentadas con grillos. De manera sorprendente se encontró que las ranas alimentadas con grillos por un tiempo prolongado, los cuales carecen de alcaloides, tampoco contenían alcaloides en sus secreciones, mientras que las secreciones de las ranas silvestres que se alimentaron de ácaros y hormigas presentaron 42 alcaloides de los 86 alcaloides registrados en estos artrópodos.

Otro ejemplo, ocurrió al alimentar una población de ranas en cautiverio de la especie Dendrobates auratus con moscas sin alas, donde las ranas perdieron su toxicidad característica; sin embargo, al ser alimentadas con artrópodos de la hojarasca de su hábitat natural, presentaron alcaloides similares a los encontrados en la piel de la población silvestre.

De esta manera, ahora se sabe qué si una especie determinada de anuro se alimenta de artrópodos que poseen cierto tipo de toxinas, es posible que dicho anuro capture o propiamente, secuestre las toxinas contenidas en el alimento, incluso es posible que el anuro modifique dichas toxinas para que posteriormente, al ser secretadas por la piel, sean igualmente irritantes o dañinas para los depredadores.

 

La perturbación del hábitat puede modificar la toxicidad de las ranas

 Se ha demostrado que cuando se talan los bosques y selvas, la comunidad de artrópodos (por ejemplo, insectos, arañas, crustáceos y milpiés) que habitan en ellas se pueden ver afectados, pudiendo cambiar su abundancia y el tipo de especies presentes. Toda vez que los anfibios, que son animales carnívoros que se alimentan en gran parte de este grupo de invertebrados, muchas especies de anfibios se ven obligados a cambiar su dieta. Por ejemplo, el sapo jaspeado (Incilius marmoreus) consume más coleópteros cuando se le encuentra en sitios con perturbación humana (deforestación y cambio de uso de suelo), en comparación con los ejemplares encontrados en sitios conservados; por su parte, la rana pico de pato (Diaglena spatulata) y la rana minera (Smilisca fodiens), cambian su dieta conforme se va recuperando el Bosque Tropical Seco.

Al igual que sucede con las ranas en cautiverio al cambiarles su dieta, algunas especies de ranas silvestres se ven obligadas también a cambiar de dieta, debido a la perturbación del hábitat, afectando con ello la composición química de las secreciones de su piel y, por tanto, la toxicidad de estas sustancias. De esta manera dependiendo de la dieta en particular a la que tenga acceso cada población de ranas, su vulnerabilidad a la depredación o al ataque de patógenos puede incrementar.

Recientemente se ha encontrado que las ranas de una misma especie son más consumidas por los depredadores cuando son juveniles que cuando son adultas, esto debido a que los adultos han pasado más tiempo alimentándose de artrópodos que contienen toxinas (alcaloides) y, por lo tanto, presentan una mayor diversidad y concentración de estas toxinas en su piel que los individuos más jóvenes. Esto mismo se observa con las ranas dardo criadas en cautiverio que son alimentadas con grillos, las cuales son presa fácil de hormigas; mientras que en su estado natural las hormigas evaden a esta rana debido a la toxicidad de su piel.

Como se puede observar, claramente la dieta juega un papel muy importante en la capacidad que tienen algunas especies de anfibios para evitar ser depredados, de ahí nuestra frase «Dime que comes y te diré quién te come».

La supervivencia de estas especies depende del tipo de artrópodos de los que se alimentan y si ocurre una perturbación del hábitat que modifique la comunidad de éstos, es probable que estas ranas cambien su dieta, su toxicidad cambie y en consecuencia sus depredadores también.

 

Daly, J. W. 1998. Thirty years of discovering arthropod alkaloids in amphibian skin. Journal of natural products 61(1): 162-172.

Jeckel, A. M., T. Grant   y R. A.  Saporito. 2015. Sequestered and synthesized chemical defenses in the poison frog Melanophryniscus moreirae. Journal of chemical ecology 41(5): 505-512.

Schulte, L. M., R. A. Saporito, I. Davison, I., y K.  Summers. 2017. The palatability of Neotropical poison frogs in predator-prey systems: do alkaloids make the difference?. Biotropica 49(1): 23-26

 

D. en C. Ireri Suazo Ortuño, es Profesora Investigadora del Laboratorio de Herpetología, del Instituto de Investigaciones sobre los Recursos Naturales (INIRENA), Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Entre sus diversas investigaciones, estudia los reptiles y anfibios de Michoacán.

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El M. en C. Barush Alí Montejano Valdivia es estudiante del Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas en la Opción Recursos Bióticos, realiza su trabajo de tesis con “Identificación de compuestos químicos en las secreciones de la piel de anuros pertenecientes la Selva Seca de Chamela, Jalisco“ en el laboratorio de herpetología del Instituto de Investigaciones sobre los Recursos Naturales (INIRENA), Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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