¿Cómo obtienen los gatos sus rayas?

¿Alguna vez te preguntaste cómo tu felino peludo favorito obtuvo sus rayas? Un nuevo estudio de gatos domésticos reveló qué genes dan a los felinos sus patrones de pelaje distintivos y pistas que la misma genética puede otorgar a los gatos salvajes, como tigres y guepardos, sus pelajes característicos.

“La forma en que los gatos obtienen sus rayas es un misterio de décadas en las ciencias de la vida”, dijo a WordsSideKick.com el autor principal, el doctor Gregory Barsh, genetista del Instituto HudsonAlpha de Biotecnología en Huntsville, Alabama, en un correo electrónico. Hace unos 70 años, los científicos comenzaron a desarrollar teorías sobre por qué y cómo los organismos llegan a tener patrones periódicos, como las rayas de una cebra o los segmentos de calamar del cuerpo de una oruga.

En algunos animales, como el pez cebra, estos patrones surgen debido a la disposición de diferentes tipos de células. “Pero en los mamíferos, la piel y las células ciliadas son exactamente iguales en todo el cuerpo, y el patrón de color se produce debido a las diferencias en la actividad genética entre, por ejemplo, las células subyacentes a una franja oscura y las células subyacentes a una franja clara”, dijo Barsh. Entonces, la cuestión de cómo los gatos obtienen sus rayas se reduce a cómo y cuándo se activan varios genes en sus células y cómo esos genes influyen en el desarrollo de los animales. En resumen, es complicado.

Pero ahora, en el nuevo estudio,publicado el martes en la revista Nature Communications, Barsh y sus colegas identificaron varios genes que trabajan juntos para dar a los gatos sus patrones de pelaje.

Un gen, llamado transmembrana aminopeptidasa Q (Taqpep), habían identificado previamente, en un estudio publicado en 2012 en la revista Science. Los gatos que portan una versión del gen Taqpep terminan ataviados con rayas oscuras y estrechas, mientras que los que tienen una versión mutante del gen tienen “grandes espirales” de pelaje oscuro; la versión en “verticilo” del gen es más común en los gatos salvajes.

Para investigar qué genes adicionales podrían dar forma a las diversas marcas en el pelaje de los gatos, el equipo comenzó a recolectar tejido desechado de las clínicas que esterilizan a los gatos salvajes; algunos de los úteros de gato resecados contenían embriones no viables, que los investigadores examinaron en el laboratorio.

Observaron que, alrededor de los 28 a 30 días de edad, los embriones de gato desarrollan regiones de piel “gruesa” y “fina”; en etapas posteriores del desarrollo, la piel gruesa y fina da lugar a folículos pilosos que producen diferentes tipos de melanina: eumelanina para el pelaje oscuro y feomelanina para el pelaje claro.

Sorprendentemente, “el mecanismo de desarrollo responsable del patrón de color tiene lugar temprano en el desarrollo, antes de que se formen los folículos pilosos y dentro de las células que en realidad no producen ningún pigmento, sino que contribuyen a la estructura del folículo piloso”, explicó Barsh. Al detectar este patrón, el equipo examinó qué genes estaban activos antes del desarrollo de la piel gruesa, para ver si genes específicos dirigían la formación de los patrones.

El equipo descubrió que, en embriones de 20 días, varios genes involucrados en el crecimiento y desarrollo celular se activan repentinamente en la piel y luego se destinan a espesarse y dar lugar a folículos productores de pelaje oscuro. Se sabe que estos genes están involucrados en una “vía de señalización Wnt”, una reacción en cadena molecular que impulsa a las células a crecer y convertirse en tipos celulares específicos, y un gen en particular, llamado Dkk4, se destacó como particularmente activo.

Dkk4 codifica una proteína que rechaza la señalización de Wnt, y cuando se trata de pelaje de gato, el tira y afloja entre Dkk4 y Wnt parece dictar si un parche de pelaje termina oscuro o claro, encontraron los autores. En los parches oscuros, Dkk4 y Wnt se equilibran entre sí, pero en los parches claros, Dkk4 supera al Wnt.

Este hallazgo apoya una teoría que el pionero de la computación Alan Turing desarrolló en la década de 1950, informó la revista Science. Turing propuso que los patrones periódicos de los animales, como las rayas, surgen cuando una molécula “activadora” aumenta la producción de una molécula “inhibidora”, y estas dos moléculas se mezclan en el mismo tejido; en este caso, Wnt sería el activador y Dkk4 el inhibidor. Siguiendo la hipótesis de Turing, el equipo de Barsh cree que Dkk4 se propaga a través de los tejidos más rápidamente de lo que viaja la señalización Wnt, y que esta distribución desigual genera parches periódicos de luz y oscuridad en los gatos.

Además, el genotipo Taqpep de un gato, es decir, si lleva la versión “rayada” o “verticilo” del gen, también dicta dónde se puede activar el gen Dkk4. “Pero no sabemos exactamente cómo sucede eso”, explicó el experto. Taqpep codifica una proteasa, una enzima que descompone otras proteínas, pero por ahora, el equipo no sabe si esta enzima afecta la actividad de Dkk4 directa o indirectamente.

Como seguimiento de los análisis de embriones, el equipo examinó las secuencias del genoma del gato de una base de datos llamada Colección 99 Lives. Descubrieron que las razas Abisinio y Singapura, que no tienen rayas ni manchas y, en cambio, tienen una apariencia uniforme, tienen versiones mutantes de Dkk4 que desactivan el gen. En el trabajo futuro, el equipo quiere ver si surgen mutaciones similares en los gatos salvajes.

Estudios anteriores sugirieron que para los guepardos (Acinonyx jubatus), al menos, el genotipo Taqpep de un gato afecta la apariencia de sus manchas, y lo mismo podría ocurrir con Dkk4, anotaron los autores. Luego está el serval (Felis serval), un gato salvaje africano que generalmente luce manchas negras y llamativas, pero que ocasionalmente crece una capa de motas diminutas y muy compactas. ¿Podría una mutación Dkk4 explicar esta variación?

“Nuestras observaciones hasta la fecha se refieren únicamente a gatos domésticos”, subrayó Barsh. “Es muy probable que las moléculas y los mecanismos estudiados en los gatos domésticos se apliquen a las más de 30 especies de gatos salvajes, pero necesitaremos realizar estudios adicionales del ADN de los gatos salvajes para saberlo con certeza”.

Más allá de los gatos salvajes, el equipo quiere estudiar si los mismos mecanismos también están en juego en mamíferos parientes lejanos, como cebras y jirafas.