El gen que le da a los gatos atigrados sus adorables rayas

Crédito: Pixabay.

Los gatos domésticos exhiben una gran diversidad en la coloración y los patrones de su pelaje en comparación con sus parientes felinos salvajes. Uno de los patrones de pelaje más comunes es el tabby, que consiste en remolinos ondulantes, rayas y puntos, un clásico atemporal. Ahora, los científicos han descubierto el proceso de desarrollo, mostrando que el patrón tabby comienza a aparecer notablemente cuando un gatito aún es un embrión.

Greg Barsh, científico del Instituto de Biotecnología Hudson Alpha y profesor de genética y pediatría en la Universidad de Stanford, y sus colegas recolectaron y examinaron casi mil embriones de gatos domésticos de gatas salvajes preñadas ingresadas en clínicas veterinarias para esterilización. La mayoría de estos embriones tenían entre 25 y 28 días, lo que aparentemente es lo suficientemente grande como para que se desarrollen las células de la piel.

Los patrones de color son uno de estos misterios biológicos sin resolver; No hay un organismo modelo para estudiarlo, los ratones no tienen rayas ni manchas, dijo Barsh. Los patrones de color y la variabilidad que se ven en animales como tigres, guepardos y cebras nos plantearon algunas preguntas centrales: ¿Cuáles son los mecanismos genéticos del desarrollo y los mecanismos celulares que dan lugar a estos patrones y cómo han sido alterados durante la evolución de los mamíferos para dar elevarse a la asombrosa diversidad de figuras y formas que vemos hoy?

El gen que señala dónde van las rayas, los puntos y las manchas

Cuando los investigadores examinaron los embriones bajo un microscopio, vieron una piel más gruesa dispersa en regiones con una piel más delgada. El patrón se asemejaba al pelaje atigrado de un gato adulto, lo cual fue muy sorprendente considerando que, en esta etapa, los embriones aún tenían que desarrollar folículos pilosos y pigmentos, los componentes más importantes que dan color a la piel y el pelaje de los animales.

Luego de una inspección más cercana, el equipo descubrió que los gatos tienen al menos dos tipos diferentes de células de la piel, cada una de las cuales se expresa mediante distintos conjuntos de genes. Para los gatos atigrados, el gen DKK4 es esencial ya que es el responsable de mapear el patrón de piel gruesa y delgada en el embrión de gatito en desarrollo.

La piel gruesa tenía más proteínas expresadas por el gen DKK4 y luego se cubriría con un pelaje más oscuro, mientras que los parches delgados tenían menos expresión de DKK4 y se cubrirían con un pelaje de color más claro.

Estos hallazgos complementan muy bien los de un estudio anterior, también dirigido por Barsh, que identificó un gen que controla la variación del color del pelaje en los gatos atigrados.

Sabíamos por el estudio de los gatos domésticos que había otros genes que contribuían a la formación del patrón de color; simplemente no sabíamos qué eran, dijo Barsh.

Sin embargo, no todos los gatos atigrados son iguales. Siempre ocurren mutaciones, lo que resulta en alteraciones en los colores y patrones del pelaje. Por ejemplo, algunos gatos atigrados tienen manchas blancas o rayas más delgadas.

Más allá de responder a una mera curiosidad, el estudio es extremadamente valioso porque avanza en nuestra comprensión de uno de los aspectos más importantes de la biología del desarrollo: la formación de patrones.

Parte de una imagen más grande

En 1952, el matemático británico Alan Turing, considerado el padre de la informática moderna, publicó un artículo histórico que describía cómo se forman los patrones de células biológicas y cuándo saben que es hora de detener la división.

El brillante matemático imaginó que los patrones biológicos se forman debido a las interacciones de ciertas sustancias químicas a las que llamó morfógenos que iniciaron y dirigieron patrones activando interruptores de encendido o apagado. Turing usó las matemáticas para demostrar que estos morfógenos podían moverse en el espacio tridimensional, un movimiento que ahora se conoce como reacción de difusión, y patrones deconstruidos que se ven en el pelaje de los animales y las formas de las hojas.

Ahora sabemos que los morfógenos de Turing en realidad activan o inhiben moléculas producidas por la expresión de genes. Se ha demostrado que los patrones de giro en los folículos pilosos, las plumas de pollo y las escamas de tiburón con forma de dientes se producen directamente por la interacción entre un activador y un inhibidor químico. En el caso de los gatos atigrados, el gen DKK4 actúa como inhibidor.

Sin embargo, los patrones de Turing se pueden encontrar en todas partes en la naturaleza. Las ecuaciones de reacción de difusión se han utilizado para modelar innumerables patrones 2D y 3D observados en el mundo natural, desde huellas dactilares hasta paisajes semiáridos.

Ahora que los científicos saben qué gen es importante en el desarrollo del pelaje de los gatos domésticos, pueden buscarlo en otras especies. Creen que el mismo proceso de desarrollo está presente en tigres y guepardos, considerando que los gatos domésticos han sido criados por humanos durante solo 9,000 años.

Pero también hay otras preguntas sin respuesta. El gen DKK4 por sí solo no explica la rica gama de colores que luce el pelaje de los gatos domésticos.

Esta es una de las grandes preguntas sin respuesta en nuestro trabajo sobre cómo conectar el proceso de formación previa al patrón con el proceso que implementa el patrón más adelante en el desarrollo, dijo Barsh en un comunicado. Eso es algo que estaban tratando activamente de averiguar.

Los hallazgos aparecieron en la revista Nature Communications .

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