Enigma genético resuelto

Herencia de los patrones de color del pelaje en los perros

16.08.2021 - Suiza

Un equipo internacional de investigadores, entre los que se encuentran científicos del Instituto de genética de la Universidad de Berna, ha desvelado el enigma de la herencia de los patrones de color del pelaje en los perros. Los investigadores descubrieron que una variante genética responsable de un pelaje muy claro en perros y lobos se originó hace más de dos millones de años en un pariente ya extinto del lobo moderno.

La herencia de varios patrones de color de pelaje en los perros ha sido objeto de un controvertido debate durante décadas. Los investigadores, entre los que se encuentra Tosso Leeb, del Instituto de Genética de la Universidad de Berna, han logrado por fin resolver el rompecabezas. No sólo han aclarado cómo se controlan genéticamente los patrones de color del pelaje, sino que los investigadores también han descubierto que el color claro del pelaje de los lobos árticos blancos y de muchos perros modernos se debe a una variante genética originada en una especie que se extinguió hace mucho tiempo.

Dos pigmentos y un "interruptor" para todos los colores del pelaje

Los lobos y los perros pueden fabricar dos tipos diferentes de pigmento, el negro, llamado eumelanina y el amarillo, feomelanina. Una producción regulada con precisión de estos dos pigmentos en el momento y lugar adecuados del cuerpo da lugar a patrones de color de pelaje muy diferentes. Antes del estudio, se habían reconocido cuatro patrones diferentes en los perros y se habían teorizado varias variantes genéticas que causan estos patrones. Sin embargo, las pruebas genéticas comerciales de estas variantes en muchos miles de perros arrojaron resultados contradictorios, lo que indica que los conocimientos existentes sobre la herencia de los patrones de color del pelaje eran incompletos y no del todo correctos.

Durante la formación del color del pelaje, la llamada proteína de señalización agouti representa el interruptor principal del cuerpo para la producción de feomelanina amarilla. Si la proteína de señalización agouti está presente, las células productoras de pigmento sintetizarán feomelanina amarilla. Si no está presente la proteína de señalización agouti, se formará eumelanina negra. "Nos dimos cuenta pronto de que las variantes genéticas causantes tienen que ser variantes reguladoras que modulan el ritmo de producción de la proteína y conducen a cantidades mayores o menores de la proteína de señalización agouti", explica Tosso Leeb.

Cinco en lugar de cuatro patrones de color de pelaje distintos

El gen de la proteína señalizadora del agutí tiene varios sitios de iniciación para leer la información genética, que se denominan promotores. Los perros, por un lado, tienen un promotor ventral, que es responsable de la producción de la proteína de señalización agutí en el vientre. Por otro lado, los perros tienen un promotor adicional específico del ciclo del pelo que media la producción de la proteína de señalización agouti durante etapas específicas del crecimiento del pelo y permite la formación de pelo en banda.

Por primera vez, los investigadores caracterizaron estos dos promotores en detalle, en cientos de perros. Descubrieron dos variantes del promotor ventral. Una de las variantes transmite la producción de cantidades normales de la proteína de señalización agouti. La otra variante tiene una mayor actividad y provoca la producción de una mayor cantidad de proteína de señalización agouti. Los investigadores llegaron a identificar tres variantes diferentes del promotor específico del ciclo capilar. A partir de estas variantes en los promotores individuales, los investigadores identificaron un total de cinco combinaciones diferentes, que causan diferentes patrones de color de pelo en los perros. "Hay que reescribir los libros de texto, ya que hay cinco en lugar de los cuatro patrones diferentes que se aceptaban hasta ahora en los perros", afirma Leeb.

Una visión inesperada de la evolución de los lobos

Dado que se han hecho públicos muchos genomas de lobos de distintas regiones del planeta, los investigadores siguieron investigando si las variantes genéticas identificadas también existen en los lobos. Estos análisis demostraron que las variantes de los promotores hiperactivos ventrales y específicos del ciclo del pelo ya estaban presentes en los lobos antes de la domesticación de los perros modernos, que comenzó hace aproximadamente 40.000 años. Lo más probable es que estas variantes genéticas facilitaran la adaptación de los lobos con un color de pelaje más claro a los entornos ricos en nieve durante las pasadas glaciaciones. En la actualidad, los lobos árticos completamente blancos y los lobos de color claro del Himalaya siguen siendo portadores de estas variantes genéticas.

Otras comparaciones de las secuencias genéticas con otras especies de la familia de los cánidos arrojaron resultados muy sorprendentes. Los investigadores pudieron demostrar que la variante hiperactiva del promotor específico del ciclo del pelo en los perros y lobos de color claro compartía más similitudes con especies emparentadas muy distantes, como el chacal dorado o el coyote, que con el lobo gris europeo.

"La única explicación plausible para este inesperado hallazgo es un antiguo origen de esta variante, hace más de dos millones de años, en un pariente ya extinto de los lobos", afirma Leeb. El segmento genético debió introducirse hace más de dos millones de años en los lobos mediante eventos de hibridación con este pariente de los lobos ahora extinto. Así, un pequeño trozo de ADN de esta especie extinta se encuentra todavía hoy en los perros amarillos y en los lobos árticos blancos. "Esto recuerda al espectacular hallazgo de que los humanos modernos llevan en sus genomas una pequeña proporción de ADN de los neandertales, ya extinguidos", añade Leeb.

La colaboración internacional fue la clave del éxito

El estudio fue posible gracias a un año sabático realizado por la profesora Danika Bannasch en la Universidad de Berna, cuya investigación se centra desde hace tiempo en la genética del color del pelaje de los animales domésticos. Bannasch, profesora de genética veterinaria en la Universidad de California Davis, filtró las variantes promotoras relevantes entre miles de otras variantes genéticas funcionalmente neutras. Los análisis evolutivos fueron realizados por Christopher Kaelin y Gregory Barsh, del Instituto HudsonAlpha y la Universidad de Standford.

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