Jia-Tang Li conoce de primera mano lo dura que puede ser la vida en la meseta tibetana. El aire a 4500 metros es tan delgado que solo unos pocos pasos te dejan sin aliento. A pesar del intenso frío, el sol es lo suficientemente intenso como para quemar rápidamente la piel. Sin embargo, las pequeñas serpientes de color marrón grisáceo que estudia este herpetólogo del Instituto de Biología de Chengdu en la Academia de Ciencias de China han prosperado en el extremo norte de la meseta durante millones de años. La serpiente tibetana de aguas termales, Thermophis baileyievita morir congelado merodeando por las piscinas geotérmicas de la región, dándose un festín con las ranas y los pequeños peces que viven allí.
Ahora, los avances en la secuenciación del genoma le están dando a Li y a otros una visión más detallada de cómo la serpiente se ha adaptado a su entorno extremo. En un trabajo reciente, su equipo ha identificado adaptaciones genéticas que pueden ayudar a la serpiente a encontrar aguas que sean lo suficientemente cálidas y que resistan el bajo nivel de oxígeno y el sol intenso. El equipo de Li también ha reconstruido la historia evolutiva de la serpiente, un trabajo que podría guiar los esfuerzos para salvar a estos reptiles mientras enfrentan amenazas cada vez mayores por parte de los humanos.
“Este es un lugar bastante extremo para que vivan las serpientes”, dice Sara Ruane, herpetóloga del Field Museum. El trabajo «simplemente muestra cuán adaptables son las serpientes». Dice Alex Pyron, herpetólogo y biólogo evolutivo de la Universidad George Washington: “Para los reptiles, generalmente asumimos que si hace demasiado frío, no habrá serpientes ni lagartijas. No tan rápido, dice termofis!”
Aunque la meseta tibetana tiene más de 100 especies de serpientes, T. baileyi es el único que vive a unos 4500 metros. Otras dos serpientes de aguas termales, la serpiente de aguas termales de Sichuan y la serpiente de aguas termales de Shangri-La, viven en elevaciones más bajas y dependen menos de las aguas termales, dice Song Huang, herpetólogo de la Universidad Normal de Anhui. Otras serpientes, incluida una víbora, existen incluso más arriba, «pero la diferencia clave es que se encuentran predominantemente en elevaciones más bajas», dice Anita.
Malhotra, herpetóloga y ecologista molecular de la Universidad de Bangor.
Para las serpientes, «la temperatura exterior influye mucho en la temperatura corporal», dice Justin Bernstein, que estudia la evolución de las serpientes en la Universidad de Kansas, Lawrence. Para soportar temperaturas del aire que pueden caer por debajo de -20 °C, las serpientes se esconden cerca de los bordes de las piscinas geotérmicas que alcanzan los 40 °C e hibernan. Pero la calidez trae sus propios desafíos. “Ser una serpiente caliente a gran altura es un desafío fisiológico”, dice Raymond Huey, ecologista fisiológico de la Universidad de Washington, Seattle, porque el calor aumenta la necesidad de oxígeno escaso de las serpientes.
Entre 2015 y 2018, Li dirigió equipos a la meseta para capturar serpientes y recolectar sangre o pequeños trozos de tejido de la punta de la cola para estudios de secuenciación. Debido a que las serpientes son raras y generalmente activas solo entre las 11 a. m. y las 3 p. m., si sale el sol, los investigadores podrían pasar días sin ver una, recuerda Li. Su genoma inicial e incompleto, publicado en 2018, reveló mutaciones en los genes que mejoran la respiración, hacen que los glóbulos rojos sean más eficientes y hacen que el corazón lata con más fuerza, cambios que pueden ayudar a las serpientes a sobrellevar la falta de oxígeno. Algunos de los mismos genes también han cambiado en yaks, pikas, carboneros terrestres y otras especies que viven a gran altura, aunque de diferentes maneras, informaron él y sus colegas más tarde.
Ese estudio también identificó cambios genéticos en respuesta a la intensa luz solar en la meseta, incluidas modificaciones en los genes cuyas proteínas ayudan a reparar el ADN dañado por la radiación ultravioleta. Trabajo más reciente, publicado el 3 de septiembre en La Revista Internacional de Ciencias Molecularesse basa en esos hallazgos al mostrar al menos dos de esos genes:ERCC6 y MSH2— también están alterados en un lagarto que vive en la meseta tibetana y otros animales de gran altitud. «Parece haber un subconjunto muy predecible de genes… involucrados en la adaptación a grandes alturas», dice Todd Castoe, biólogo evolutivo de la Universidad de Texas, Arlington.
Un genoma más completo publicado el 1 de agosto en Innovación muestra cómo las serpientes enfrentan otro desafío: encontrar lugares para bañarse que sean cómodos pero no demasiado calientes. El equipo de Li comparó los genes involucrados en la detección de temperatura en serpientes de aguas termales y otros organismos, incluidas serpientes como las serpientes de cascabel y las pitones que cazan al sentir el calor. Descubrieron que un gen llamado TRPA1 está mutado tanto en las serpientes termales como en las serpientes sensibles al calor.
TRPA1 codifica un canal de iones que se abre y se cierra en respuesta a los cambios de temperatura, desencadenando una cascada de señales que pueden transmitirse al cerebro oa otras partes del cuerpo de la serpiente. En serpientes de cascabel y pitones, los cambios en TRPA1 baje la temperatura de activación del canal, mejorando la capacidad de las serpientes para detectar presas calientes. En las serpientes de aguas termales, las pruebas bioquímicas realizadas por el grupo de Li revelaron que diferentes cambios en la proteína aseguran que el canal se abra muy rápida y completamente.
Lo que esto significa para la serpiente aún no está claro, pero Li sospecha que los cambios podrían ayudarla a orientarse hacia el calor. En los experimentos de comportamiento informados en el nuevo artículo, su grupo descubrió que al elegir entre una roca fría y una cálida, las serpientes de aguas termales eligieron la roca cálida con más frecuencia y más rápidamente que otras dos especies de serpientes que no viven en elevaciones altas
«Estas serpientes probablemente están caminando por una línea muy fina entre no morir congeladas y no hervir», señala Castoe. La amenaza de quemaduras parece haber dado forma a otros genes: el grupo de Li descubrió que las proteínas de choque térmico, que reparan las proteínas dañadas por el calor, han experimentado una evolución acelerada en las serpientes de aguas termales.
La historia climática también ha dejado una huella en el ADN de las serpientes. El equipo de Li secuenció los genomas de 58 serpientes de aguas termales tibetanas recolectadas en 15 lugares a lo largo de unos 500 kilómetros. Las diferencias de ADN apuntaron a tres poblaciones distintas que coinciden aproximadamente con tres regiones geotérmicas en la meseta norte. El patrón es obra de pasadas glaciaciones, argumentan Li y sus colegas en la edición del 7 de septiembre de ecología molecular. El grupo más occidental se separó del resto de las especies durante una gran edad de hielo hace entre medio y tres cuartos de millón de años; luego, las poblaciones central y oriental se dividieron hace 300.000 años cuando otra edad de hielo arrojó una nueva barrera de frío, aislando a cada grupo o serpientes cerca de sus fuentes termales. “Las aguas termales les permitieron atravesar las glaciaciones”, dice Ruane.
El aislamiento también condujo a adaptaciones únicas en cada grupo. Por ejemplo, varios genes para procesar el selenio y metabolizar el azufre han evolucionado rápidamente en el grupo occidental, posiblemente para lidiar con la química específica de las aguas termales allí, sugiere Li.
Aunque los tres grupos se entremezclan ocasionalmente, son lo suficientemente únicos como para que «los consideraría una especie», dice Frank Burbrink, herpetólogo del Museo Americano de Historia Natural. (Li y Ruane no están convencidas de que sean tan distintos). Cada uno, piensa Burbrink, debe conservarse por separado.
Sin embargo, las poblaciones están disminuyendo. “Las actividades humanas han afectado seriamente la supervivencia de las serpientes tibetanas de aguas termales”, dice Huang, quien colaboró con Li en el ecología molecular papel. En algunos lugares, la construcción ha destruido las madrigueras donde estos reptiles pasan el invierno. En otros lugares, el desarrollo ha arruinado los humedales que actúan como criaderos de serpientes recién nacidas. En mayo de 2023, Huang y sus colegas esperan comenzar a construir guaridas de serpientes artificiales, restaurar los humedales y cercar a las personas fuera de estos lugares sensibles.
Las serpientes, al parecer, están exquisitamente adaptadas a la dura naturaleza, pero no a las presiones que ejercen los humanos.
