Los investigadores se adentraron en el desarrollo embrionario para descubrir el origen del patrón atigrado en los gatos.

El folclore está lleno de historias sobre los patrones de pelaje de los gatos:

Cómo el tigre tiene sus rayas.

Cómo obtuvo el leopardo sus manchas.

Y los científicos se hacen las mismas preguntas, aunque no necesariamente sobre los grandes depredadores.

La investigación puede centrarse más bien en algo como el patrón atigrado de los gatos domésticos de pelo corto.

La cuestión de cómo se forman las rayas y manchas de los gatos toca algunos de los más profundos rompecabezas teóricos de la biología.

¿Cómo se organiza una masa de células para formar una mosca de la fruta o un panda?

¿Qué le dice a los huesos de una extremidad que se conviertan en una mano, o en una pata, o en las nervaduras de un ala correosa?

¿Qué hace que a algunas células de la piel les crezca pelo oscuro y a otras pelo más claro?

Foto de  Leila MACOR / AFP.

Foto de Leila MACOR / AFP.

Un equipo de genetistas publicó el martes en la revista Nature Communications que había identificado un gen en los gatos domésticos que desempeña un papel clave en la creación del tradicional patrón de rayas atigradas, y que el patrón es evidente en el tejido embrionario incluso antes de que los folículos pilosos empiecen a crecer.

La herencia de los pelajes de los gatos – cómo criar para tal o cual patrón – es bien conocida.

Pero cómo surgen los patrones en un embrión en crecimiento “ha sido realmente un misterio sin resolver”, dijo Gregory S. Barsh, un autor del nuevo informe.

“Creemos que éste es el primer vistazo a las moléculas que podrían estar implicadas en el proceso”, añadió.

En el equipo de investigación participaron Barsh, Christopher B. Kaelin y Kelly A. McGowan, todos ellos afiliados al Instituto HudsonAlpha de Biotecnología de Alabama y a la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford.

“Es un estudio muy bonito”, dijo Hopi E. Hoekstra, biólogo evolutivo de la Universidad de Harvard, que ha colaborado con Barsh pero no formó parte de esta investigación.

“Hace avanzar nuestra comprensión de una de las cuestiones más fundamentales de la biología del desarrollo:

¿cómo se forman los patrones?”. dijo Hoekstra.

Barsh dijo que la base teórica del trabajo del equipo se remonta a un innovador artículo de Alan Turing, famoso por su trabajo en informática y descifrado de códigos.

Sin embargo, el genio de Turing no se limitó a los ordenadores. En 1952 escribió un artículo titulado “The Chemical Basis of Morphogenesis” (Las bases químicas de la morfogénesis) que “realmente sentó las bases de todo el campo de la biología matemática”, dijo Barsh.

El documento describe lo que se denomina un proceso de difusión de reacciones en el que dos sustancias químicas, una que estimula la actividad de los genes y otra que la inhibe, pueden dar lugar a patrones regulares y alternativos.

Los investigadores que estudian el desarrollo de los patrones del pelaje han pensado que este proceso podría producir rayas en los pelajes de los gatos; Barsh dijo que la investigación del equipo había confirmado esta hipótesis.

Además, dijo, el estudio demuestra por primera vez que el gen Dkk4 y la proteína que produce son fundamentales para el proceso. Dkk4 es el inhibidor del proceso.

La investigación dependía de una colaboración con programas que atrapan a los gatos callejeros, los esterilizan o castran y los liberan para reducir la superpoblación y mejorar la salud de los gatos callejeros.

Muchas de las gatas esterilizadas en estos programas están embarazadas.

Los embriones, en una fase de crecimiento demasiado temprana para ser viables, suelen desecharse.

Para este estudio, los investigadores recogieron el tejido embrionario y lo llevaron al laboratorio.

A partir de más de 200 camadas prenatales, McGowan buscó patrones en el tejido en las diferentes etapas de crecimiento de los embriones.

Encontró un patrón de lo que describió como áreas gruesas y finas de tejido en la capa superior de la piel embrionaria, nunca antes reportado.

Las regiones, dijo, “imitan lo que ocurre en los patrones de pigmentación de los gatos adultos”.

Los mismos patrones que aparecerán en el pelaje de un gato adulto en forma de rayas o manchas aparecen primero en el embrión antes de que haya pelo o incluso folículos pilosos.

El equipo buscó entonces genes que pudieran estar activos en ese período del crecimiento embrionario temprano.

Cuando Kaelin observó el tejido que mostraba el patrón de tejido grueso y fino precursor de las rayas, dijo, “la única molécula que sobresalía del resto era esta Dkk4”.

El nombre completo de la proteína y del gen es Dickkopf 4:

el nombre significa en alemán “cabeza gruesa”, una característica que el gen produce en las ranas.

Había diferentes cantidades de Dkk4 en las zonas de tejido grueso y fino.

La proteína Dkk4 estaba inhibiendo los genes que producen otras moléculas de señalización conocidas como proteínas Wnt, dijo Barsh.

Y lo que es más revelador, cuando se producía una mutación en el gen Dkk4, las franjas se volvían más finas, hasta el punto de que surgía un patrón liso llamado Ticked.

Los autores subrayan que los patrones que investigaron son sólo una “fracción de la diversidad de patrones que existe entre las razas de gatos domésticos”.

En el futuro, dijo Barsh, uno de los objetivos del equipo será descubrir cómo se traduce el patrón de los tejidos en el color cuando crecen los folículos pilosos.

“Los gatos son un modelo fantástico -más fácil de estudiar que las cebras o los leopardos- que han desarrollado un deslumbrante abanico de manchas, rayas y todo lo demás”.

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