Artròpodes verinosos i tòxics: quins són i en què es diferencien?

Després dels posts sobre mamífers, peixos i llangardaixos verinosos, des d’All you need is Biology us portem un article sobre artròpodes verinosos i tòxics. Intentarem explicar en què es diferencien i quins d’ells generen aquest tipus de substàncies (i com ho fan). Et sorprendrà!

Animal verinós vs tòxic

Tot i que normalment fem servir aquests dos termes com a sinònims, ¿realment volen dir el mateix? La resposta és NO.

Un animal verinós presenta òrgans o elements (ullals, dents, fiblons) per inocular verí activament com a mecanisme ofensiu o per defensar-se; en canvi, un animal tòxic no presenta òrgans per a la inoculació directa, sinó que la substància tòxica és generada en certs teixits o glàndules especialitzades (o bé adquirida a través de la dieta) i alliberada passivament com a defensa; de vegades, la toxina simplement és present dins el cos de l’organisme, actuant com a mecanisme contra la depredació.

Malgrat aquestes diferències, verins i toxines poden causar efectes força similars, fet que depèn del seu mode d’acció, de la quantitat assimilada i de les característiques de la víctima. Els seus efectes en humans poden anar des d’una simple irritació o envermelliment de la pell (substàncies irritants) a greus afectacions sistèmiques en cas de verins potents.

Artròpodes verinosos i tòxics

Aràcnids

Els aràcnids (subfílum Cheliceromorpha) inclouen a dos dels grups d’artròpodes verinosos per excel·lència: les aranyes i els escorpins. Tots dos presenten òrgans especialitzats per a la injecció del verí, el qual fan servir tant per caçar com per defensar-se.

• Aranyes

Els òrgans responsables de la inoculació del verí a les aranyes són els quelícers, uns apèndixs bucals propis dels queliceromorfs situats per davant de la boca que fan servir per agafar l’aliment. Els quelícers de les aranyes tenen associada una glàndula verinosa i finalitzen en forma d’ullal. Els ullals de les aranyes presenten un canal intern que s’obre en un orifici terminal, permetent que el verí procedent de les glàndules viatgi a través seu i sigui inoculat en el cos de la víctima de manera similar a com ho faria una agulla hipodèrmica.

Les aranyes presenten la forma més evolucionada de quelícers: els quelícers en navalla. Quan amenacen amb picar, el quelícers es separen del cos i els ullals s’eleven i obren com una navalla plegable.

Detall dels quelícers d’una aranya. Imatge de domini públic (CC0) extreta de pixabay.

Entre les més verinoses per a l’ésser humà es troben les aranyes australianes dels gèneres Atrax, Hadronyche i Illawarra (conegudes com “funnel-web spiders” per la forma d’embut de les seves teranyines), el verí de les quals afecta els canals de sodi cel·lulars donant lloc a un alliberament massiu de neurotransmissors.

“Funnel web spider”de l’espècie Hadronyche cerberea. T’has fixat en la gota de verí que penja de l’extrem del seu quelícer?. Imatge de Alan Couch a Flickr (CC 2.0).

• Escorpins

L’òrgan inoculador en els escorpins és el tèlson, una peça situada al final de l’abdomen de molts artròpodes que, en aquest cas, està transformat en un aparell verinós acabat en fibló. Igual que els quelícers de les aranyes, el tèlson dels escorpins està associat a glàndules verinoses i la inoculació del verí té lloc mitjançant la injecció del fibló.

Escorpí de l’espècie Centruroides vittatus, comuna al centre de EUA i del nord de Mèxic. En vermell, el tèlson acabat en fibló. Imatge de domini públic (CC0).

Els escorpins fan servir el verí per caçar, el qual sol ser ric en neurotoxines que provoquen alteracions severes del sistema nerviós central i perifèric de la presa per dissociació dels sistemes simpàtic i parasimpàtic. En humans, el verí pot causar des de dolor local intens fins arítmies cardíaques o edemes pulmonars, com en el cas de l’espècie índia Hottentotta tamulus, considerada una de les més verinoses.

ALERTA!: No tots els aràcnids i grups relacionats presenten glàndules verinoses; p. ex. opilions, solífugs o aranyes camell i amblipigis NO són verinosos.

D’esquerra a dreta: opilió (imatge de Daniel Jolivet a Flickr, CC2 .0), solífug (CC 3.0) i amblipigi (imatge de Geoff Gallice a Flickr).

Miriàpodes

Els miriàpodes (subfílum Myriapoda) es divideixen en milpeus (classe Diplopoda) i centpeus (classe Chilopoda), i tots dos generen substàncies verinoses.

• Milpeus

Els milpeus, caracteritzats per presentar un cos dividit en molts segments amb dos parells de potes en quasi tots ells, són essencialment detritívors i inofensius. Tanmateix, generen substàncies irritants o tòxiques (alcaloides, benzoquinonas, fenols) com a mecanisme defensiu. Aquestes substàncies poden ser càustiques, cremant l’exosquelet d’insectes depredadors o causant cremades a la pell i mucoses d’animals més grans.

Les toxines dels milpeus es generen en unes glàndules situades a cada segment del seu cos conegudes com a odoríferes o repugnatòries, i el seu alliberament pot tenir lloc bé per compressió de l’organisme (p. ex., quan se’l volen menjar) o mitjançant uns orificis situats en els laterals de cada segment.

A simple vista, les glàndules, situades en els laterals del cos, són difícils d’observar. Imatge de Thomas Shahan a Flickr (CC 2.0).

CURIOSITAT: els lèmurs negres de Madagascar (Eulemur macaco) recullen milpeus i, després de mossegar-los i haver estimulat les seves glàndules, se’ls freguen per tot el cos per cobrir-se de les substàncies que alliberen, les quals actuen com a repel·lent d’insectes.

Pots veure-ho en aquest vídeo de National Geographic. Et recomanem que ho vegis fins al final. Et divertirà el resultat!

• Centpeus

Els centpeus, el cos dels quals està menys segmentat i cada segment presenta un sol parell de potes, són carnívors i verinosos. En aquest cas, els òrgans per inocular el verí són les forcípules, unes pinces molt desenvolupades derivades de la transformació del primer parell de potes que claven al cos de les preses o de potencials enemics. Aquestes forcípules estan lligades a unes glàndules verinoses situades a l’interior del tronc de l’individu.

Detall de les forcípules de Scolopendra cingulata. Imatge de Eran Finkle (CC 3.0).

El grup que causa més picades és el gènere Scolopendra, encara que el seu verí en humans, tot i ser la picada força dolorosa, no genera massa complicacions clíniques.

Insectes

Malgrat la seva diversitat, la classe Insecta inclou pocs organismes molt tòxics o verinosos.

Escarabats

Algunes famílies d’escarabats (ordre Coleoptera), com Meloidae, Oedemeridae i Staphylinidae (gèneres Paederus i Paederidus), presenten substàncies tòxiques dins la seva hemolimfa que són alliberades per compressió del seu cos com a mecanisme defensiu contra la depredació. En humans, aquestes substàncies causen dermatitis de diversa gravetat (abrasions).

Estafilínid de l’espècie Paederus littoralis, present a Espanya, França i Itàlia. Imatge de Alvesgaspar (CC 4.0).

En el cas de Meloidae i Oedemeridae, la toxina és la cantaridina, mentre que en els gèneres Paederus i Paederidus és la pederina, una substància exclusiva de les femelles d’aquests escarabats i de certes esponges marines, la qual es creu seria generada per un bacteri simbiont.

Xinxes

Encara que les xinxes (subordre Heteroptera) són més famoses pel seu paper com a vectors de malalties, també són causa de dermatitis en humans (p. ex. família Pentatomidae, per compressió de l’insecte i alliberament de substàncies càustiques i irritants com a defensa) i de lesions per picades acompanyades de l’alliberament d’enzims salivals (p. ex. família Belostomatidae, que fan servir per caçar i dissoldre les seves preses).

Exemplar de Belostomatidae. Tot i que no són pròpiament verinosos, els seus enzims salivals poden donar petits ensurts. Imatge de domini públic (CC0).

Himenòpters

Moltes vespes, abelles i formigues (ordre Hymenoptera) generen substàncies tòxiques o verinoses com a mètode defensiu. Les femelles d’una gran majoria d’himenòpters han desenvolupat un fibló al final de l’abdomen resultat de l’evolució de l’ovopositor (infraordre Aculeata); tanmateix, també n’hi ha que inoculen aquestes substàncies mitjançant mossegades.

Les formigues (família Formicidae) ataquen generalment mitjançant mossegades, i algunes espècies, com les formigues de foc (Solenopsis spp.) o les formigues bala (Paraponera spp., Dinoponera spp.), també mitjançant picades del seu fibló. Entre les substàncies més conegudes està l’àcid fòrmic, exclusiu de la subfamília Formicinae, mentre que les formigues de foc injecten alcaloides del grup de les piperidines. La picada de les formigues bala, localitzades a Centre i Sud-Amèrica, és considerada la més dolorosa entre els insectes segons l’Índex Schmidt (similar a una ferida per arma de foc), encara que no sol ser mortal en humans.

Formiga vermella de l’espècie Solenopsis invicta (esquerra, imatge de domini públic (CC0)) i formiga bala de l’espècie Paraponera clavata (dreta, imatge de April Nobile / © AntWeb.org / CC BY-SA 3.0).

Les femelles de la majoria de vespes dins Aculeata i de les abelles presenten fibló. El seu verí sol ser ric en fosfolipases, i en humans el seu efecte va des d’inflamacions locals a reaccions anafilàctiques greus (en casos d’hipersensibilitat o per nombre massiu de picades, com ha passat algun cop amb “l’abella assassina” a Amèrica). La picada de la vespa caça taràntules (Pepsis formosa), de Mèxic i el sud d’EUA, és considerada la segona més dolorosa després de la de la formiga bala.

Pepsis formosa, una espècie de vespa caça taràntules. Pel nom, podeu fer-vos una idea de la seva mida… Imatge de domini público (CC0).

Papallones i arnes

Moltes papallones i arnes (ordre Lepidoptera), ja sigui en la seva fase larvària, adulta o en ambdues, resulten tòxiques per altres organismes com a mecanisme contra la depredació.

Les erugues de nombroses espècies presenten pèls urticants que causen irritacions i inflamacions en humans (erucisme), com la de la processionària del pi (Thaumetopoea pityocampa), una plaga molt estesa al sud d’Europa i d’Amèrica.

Niu d’erugues de processionària en un pi. Imatge de John H. Ghent (CC 3.0).

D’altra banda, els adults d’algunes espècies, com els de la papallona monarca (Danaus plexippus) o els de les gitanes (Zygaena spp.), tots dos de colors molt cridaners (aposematisme, un tipus de mimetisme), presenten substàncies tòxiques contra depredadors dins dels seus teixits; en el cas de la papallona monarca, les adquireixen per ingestió de plantes tòxiques del gènere Asclepias.

Adult de Zygaena transalpina. Imatge de gailhampshire (CC 2.0).

.             .             .

T’ha semblat interessant? Coneixes algun altre artròpode verinós o tòxic digne de menció? No dubtis a deixar les teves aportacions i preguntes en els comentaris!

Referències

• Haddad Junior, V., Amorim, P. C. H. D., Junior, H., Teixeira, W., & Cardoso, J. L. C. (2015). Venomous and poisonous arthropods: identification, clinical manifestations of envenomation, and treatments used in human injuries. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical, 48(6), 650-657.
• “What’s the Difference Between Poisonous and Venomous Animals?” de Smithsonian.org.

La imatge de portada és de domini públic (CC0) i va ser obtinguda a través de Pixabay.

L’abella assassina: el cas que conmocionà Amèrica

A la dècada dels 60, la premsa americana va treure a la llum un cas que posà en alerta mig món: la hibridació entre dues abelles de la mel havia donat com a resultat a un nou organisme “imparable, agressiu i letal”. L’abella assassina havia arribat.

Durant molt de temps, aquest petit insecte va protagonitzar múltiples portades de diaris i revistes, arribant, fins i tot, a inspirar algunes pel·lícules de terror (com “The Swarm”, del 1978). Però en quin moment la ficció va superar la realitat? Què hi ha de verídic en aquesta història? T’ho expliquem en aquest article.

L’origen de l’abella assassina

Les abelles de la mel més famoses pertanyen a l’espècie Apis mellifera, àmpliament distribuïda arreu del món. Totes les seves subespècies són originàries d’Europa, Àfrica i part d’Àsia, tot i que moltes d’elles (sobretot les europees) han estat importades a moltes parts del món degut a la seva importància com a pol·linitzadores i productores de mel.

Pots llegir més sobre aquest tema al post “La vida en família de les abelles i l’apicultura“.

La cria d’abelles de la mel (apicultura) és una pràctica molt estesa arreu del món. A Amèrica, les abelles de la mel europees foren importades per aquesta finalitat. Autor: Emma Jane Hogbin Westby, CC a Flickr.

L’origen de les abelles assassines es troba en la subespècie A. mellifera scutellata o abella africana, originària de l’Àfrica subsahariana i del sud-est d’Àfrica. A diferència de les abelles europees, són molt agressives. A Amèrica, aquestes abelles van creuar-se amb abelles de la mel europees importades, generant uns híbrids coneguts com a abelles africanitzades o brasileres. Aquestes abelles híbrides, juntament amb les abelles africanes originals de la subespècie scutellata i els seus descendents al continent americà, són les que van rebre el sobrenom d’abelles assassines.

Distribució nativa de l’abella de la mel africana. Font: UF/IFAS, Universidad de Florida. Il·lustració original de Jane Medley, Universitat de Florida.

Com i per què es va expandir?

Als anys 50, la importació d’abelles europees a Amèrica era una pràctica habitual. Ara bé, mentre que l’apicultura funcionava bé als EUA, a Sud-Amèrica el rendiment era baix degut a la inadaptació de les abelles al clima tropical. Així va ser com l’any 1956, el científic brasiler Warwick Kerr proposà la importació d’abelles de la mel africanes a Sud-Amèrica degut a què els seus requeriments climàtics encaixaven perfectament amb el clima brasiler; quedava, però, solucionar el problema de l’agressivitat. La idea del Dr. Kerr era obtenir una varietat dòcil que fos productiva en climes tropicals mitjançant la selecció artificial i l’entrecreuament entre abelles africanes i europees.

Tot podria haver estat un èxit si no fos perquè algunes abelles experimentals van escapar durant el projecte, formant ràpidament noves colònies a la natura i hibridant-se amb abelles europees per donar lloc a les ja mencionades abelles africanitzades, més agressives i menys productives del que Kerr esperava obtenir. Així, els apicultors es trobaven amb què les seves abelles eren a poc a poc substituïdes per híbrids difícils de manipular i potencialment més perillosos.

Actualment, aquestes abelles es troben molt distribuïdes per tot el continent americà. Als EUA, el seu límit es troba als estats surenys, doncs el seu origen tropical va frenar la seva progressió cap al nord.

La progressió de l’abella assassina pel continent americà va ser molt ràpida, arribant fins els estats situats més al sud dels EUA. Font de la imatge original: Harvard University Press (86).

Les abelles assassines de prop

Morfologia

Un dels principals problemes amb què es trobaven els apicultors era distingir les abelles europees de les africanes i les africanitzades, doncs pràcticament no es diferencien a simple vista. El seu estudi, però, ha permès evidenciar dues diferències: tant abelles africanes com africanitzades són lleugerament més petites (aprox. 10%) i sensiblement més fosques que les europees. Tanmateix, continuen sent necessaris anàlisis morfomètrics per diferenciar-les correctament, sobretot quan els gens africans estan més diluïts.

A l’esquerra, Apis mellifera scutellata o abella africana; a la dreta, Apis mellifera mellifera o abella de la mel europea. Autor: Scott Bauer, USDA Agricultural Research Service, United States. Domini públic.

Comportament

Les abelles africanes presenten diferències en determinats trets del seu comportament que les fan potencialment més perilloses que les seves parents europees:

1. Més agressives. L’exposició a diferents pressions ambientals al seus hàbitats d’origen podria ser la causa d’aquesta diferència: a Europa, tradicionalment s’han seleccionat i criat varietats més manses i fàcils de gestionar, mentre que a Àfrica és habitual la recol·lecció directa dels ruscs salvatges. Aquesta pràctica, més la presència d’enemics naturals, podria haver seleccionat individus amb una major capacitat per defensar el niu.

2. Atac massiu. Mentre que les europees ataquen en números no superiors a 10-20 individus, les africanes ho fan en grups de centenars, podent causar entre 100-1000 picades. Existeixen evidències de la producció de feromones alliberades durant l’atac que incitarien a altres individus a unir-s’hi. Alhora, el territori que defensen al voltant del niu és molt superior i el nivell d’estímul que necessiten per iniciar un atac és molt més baix.

Els casos d’atacs massius d’abelles africanes i africanitzades són poc freqüents, però impactants. A dalt, els granjer Lamar LaCaze va ser atacat per una colònia de 70.000 abelles que s’havia instal·lat dins d’un antic escalfador d’aigua (Font: Inside Edition). A baix, el cas de l’escalador Robert Mackley, el qual va ser atacat durant més de 3 hores quan va quedar atrapat mentre efectuava una ascenció; va rebre al voltant de 1500 picades (Font: Phoenix New Times; autor: Robert Mackley) .

3. Facilitat per formar eixams. Les colònies d’abelles europees formen eixams (quan unes quantes abelles marxen amb l’abella reina per formar una nova colònia) d’1 a 3 cops l’any, mentre que les abelles africanes poden arribar a formar-ne fins a 10 cops l’any, més encara si se senten amenaçades.

Eixam d’abelles de la mel africanes. Autor: Michael K. O’Malley, University of Florida.

4. Selecció del lloc de nidificació. Les abelles africanes són molt poc selectives a l’hora d’escollir un lloc de nidificació, de manera que se’n poden trobar en una gran varietat d’espais, sobretot petits: canonades, cubells de les escombraries, esquerdes de cases, forats al terra, etc.

Una colònia d’abelles africanes establerta a l’interior d’un cubell. Autor: Michael K. O’Malley, University of Florida.

Niu d’abelles africanitzades instal·lat a les estructures d’un habitatge. Autor: Ktr101, CC.

5. Usurpació de nius d’abelles europees. Aquest és, possiblement, un dels aspectes més curiosos del seu comportament. El procés té lloc molt subtilment: les obreres d’un eixam d’abelles africanes que aterra al niu d’una colònia d’abelles europees comencen a intercanviar menjar i feromones amb les obreres europees; d’aquesta manera, les abelles europees deixen de veure-les com a intruses i les adopten dins del rusc. De cop, en algun moment del procés la reina de la colònia europea mor i és substituïda per la reina africana. Així, les abelles europees són substituïdes per abelles africanes i els seus híbrids.

Biologia

Tot i que la biologia reproductiva i el desenvolupament de les abelles de la mel és molt semblant, hi ha alguns trets de les africanes que els confereixen certs avantatges adaptatius respecte de les europees, fet que explicaria en bona part l’èxit de la seva dispersió a Amèrica:

1. Major producció de mascles haploides per partenogènesi (abellots). Aquests formen grans núvols durant el vol reproductor que superen amb escreix els dels mascles europeus. Així, la probabilitat que les reines europees entrin en contacte i copulin amb mascles africans és molt superior, fet que afavoreix els gens de la subespècie africana.

2. Desenvolupament molt més ràpid. Les colònies creixen i es dispersen ràpidament.

3. Major resistència a patògens i paràsits. Per exemple a la varroa, a l’escarbat dels ruscs Aethina tumida o a les bactèries del gènere Paenabacilis, els quals han acabat amb moltes poblacions d’abelles europees a Amèrica.

Varroa destructor sobre una nimfa d’abella de la mel europea. Autor: Gilles San Martin, CC.

La forma com s’expressen tots aquests trets en les abelles híbrides varia segons la proporció de gens europeus i africans que presentin, fet que depèn de la distància al focus original de dispersió. Així, per exemple, als EUA són genèticament més semblants a les europees i generalment resulten menys agressives.

Són realment un risc per a la salut pública?

Amb el número de picades que reben les seves víctimes (provocant reaccions anafilàctiques en persones no al·lèrgiques), la ferocitat de l’atac, la gran versatilitat a l’hora de seleccionar un lloc on nidificar (podent ser més pròximes a zones urbanitzades) i l’especial sensibilitat que presenten vers qualsevol soroll o vibració (podent desencadenar la formació d’eixams), n’hi ha prou per dir que constitueixen un risc per la salut pública.

Tanmateix, els casos més sonats d’atacs massius solen ser fets aïllats, i el que més preocupa a nivell de salut pública són els grups de risc (nens, persones grans i malaltes o incapacitades) i els animals domèstics, els quals tindrien més dificultats per fugir i sobreviure a un atac, encara que aquest no fos tant massiu.

Tot i el risc potencial que poden suposar, actualment la situació està molt controlada gràcies a què el seu estudi i seguiment han permès posar en marxa diferents mesures per tenir un bon control de les seves poblacions i, fins tot, treure’n profit. Per exemple, a Centre i Sud-Amèrica fa anys que les crien per produir mel i pol·linitzar conreus, havent-se convertit en uns grans productors a escala mundial. Per fer-ho, apliquen mesures de gestió dels nius una mica diferents a les habituals, com deixar que es desenvolupi una única colònia per rusc.

Cartell en el que s’alerta de la presència d’abelles africanitzades; d’aquesta manera, es minimitza el risc d’entrar en contacte amb les seves colònies. Aquesta mesura, juntament amb la detecció prematura d’individus i a l’eliminació d’espais potencialment colonitzables per evitar l’assentament de colònies, formen part de les mesures de prevenció per evitar la progressió i interacció amb aquests organismes. Font de la imatge: ALTHEA PETERSON/Tulsa World.

.          .          .

Tot i que l'”abella assassina” pot esdevenir perillosa donat el cas, no se l’hauria de considerar un mal major donat a l’enorme informació i control que existeix actualment sobre les seves poblacions. Tanmateix, un cop més es demostra que la interacció de l’ésser humà en els ecosistemes i la introducció d’espècies forànies pot jugar males passades…

REFERÈNCIES

• Calderón, R. A., Van Veen, J. W., Sommeijer, M. J., & Sanchez, L. A. (2010). Reproductive biology of Varroa destructor in Africanized honey bees (Apis mellifera). Experimental and Applied Acarology, 50(4): 281-297.
• Ellis J., Ellis A. (2012). Apis mellifera scutellata Lepeletier (Insecta: Hymenoptera: Apidae). Entomology and Nematology Department, University of Florida, USA [en linia].
• Evans, H. E. (1985). “Killer” Bees, The Pleasures of Entomology: Portraits of Insects and the People Who Study Them. Smithsonian Institution, Washington D.C. Pp 83-91.
• Ferreira Jr, R. S., Almeida, R. A. M. D. B., Barraviera, S. R. C. S., & Barraviera, B. (2012). Historical perspective and human consequences of Africanized bee stings in the Americas. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B, 15(2): 97-108.
• França, F. O. S., Benvenuti, L. A., Fan, H. W., Dos Santos, D. R., Hain, S. H., Picchi-Martins, F. R., Cardoso J. L., Kamiguti A. S., Theakston, R. D. & Warrell, D. A. (1994). Severe and fatal mass attacks by ‘killer’bees (Africanized honey bees—Apis mellifera scutellata) in Brazil: clinicopathological studies with measurement of serum venom concentrations. QJM, 87(5): 269-282.
• Neumann, P., & Härtel, S. (2004). Removal of small hive beetle (Aethina tumida) eggs and larvae by African honeybee colonies (Apis mellifera scutellata). Apidologie, 35(1): 31-36.
• O’Malley, M.K., Ellis, J. D., Zettel Nalen, C. M. & Herrera P. (2013). Differences Between European and African Honey Bees. EDIS.
• Winston, ML. (1992). Killer Bees: The Africanized honey bee in the Americas. Harvard University Press, Cambridge, Massachutes, USA. 176 pp.

Foto de portada propietat de Gustavo Mazzarollo (c)/Alamy Stock Photo.