Descubren cómo los gatos atigrados generan sus rayas

De los casi 60 millones de gatos domésticos que hay en Estados Unidos, uno de los más comunes son los de pelaje atigrado, con topos o ondas y que tienen una especie de M dibujada en su frente, también llamados tabby. Los científicos saben poco de cómo consiguen esta distintiva apariencia.

En un estudio publicado en la revista Nature Communications, los científicos informan que los genes que determinan este patrón se activan en las células de la piel del embrión antes de que se desarrolle el pelo del gato. Estas primeras células de la piel incluso imitan las rayas si se ven en un microscopio, un descubrimiento nunca visto en células embrionarias.

Este proceso genético único podría ser el mismo mecanismo que crea las rayas y manchas en los felinos salvajes, teoriza el autor. La palabra "tabby" (más usada en inglés, en lugar del "atigrado" que se usa más en español), deriva de al-‘Attābiyya, un barrio de Bagdad (Irak) famoso en el siglo XVI por su producción de un fino tafetán de seda rayado. Pero las rayas de los felinos en sí mismas es posible que provengan del ancestro directo de los gatos domésticos, el gato salvaje africano o gato del desierto (Felis silvestris lybica).

"Hay una satisfacción al entender un poco más sobre el mundo", dice el director del estudio Greg Barsh, un genetista del Instituto de Biotecnología Hudson Alpha (Alabama; EE. UU). Pero el descubrimiento tiene otro hito, dice: "La biología usa las mismas herramientas una y otra vez, por lo que es muy raro encontrar algo que no se aplique a un mayor número de situaciones. Esto es posible que ocurra en este caso también".

La genética detrás de los colores y los patrones de los gatos domésticos ha sido una fascinación para los expertos desde hace tiempo. Charles Darwin, por ejemplo, propuso que la mayoría de los gatos sordos eran blancos con los ojos azules. Durante su desarrollo, dijo, las especies a veces adquieren cambios inconsecuentes, como el color del pelo, porque están ligados a otros cambios más útiles.

Alguno, añadió, no se pueden ni ver. Darwin no tenía a mano la genética moderna, pero resultó que tenía razón: es una anomalía genética heredada.

Las células "especiales" de los gatos

Como parte de un protocolo de investigación éticamente aprobado, Barsh y sus colegas recogieron casi mil embriones que de otro modo se habría descartado de clínicas veterinarias que esterilizan gatas callejeras, muchas de las cuales están en cinta cuando las recogen.

Cuando Kelly McGowan, una científica senior del equipo, examinó las células de la piel de los embriones de entre 25 y 28 días bajo un microscopio y notó que había partes gruesas de la piel que se intercalaban con otras partes más finas creando un estampado temporal de color que se parecía al pelo atigrado de un gato adulto.

Se sorprendió mucho de encontrar ese patrón en un estadio tan temprano del desarrollo del embrión, mucho antes de que se crearan los folículos capilares y el pigmento, que son claves en el color de los animales.

Para poder echar un vistazo más de cerca, el equipo analizó por separado las células de la piel del embrión y encontró dos tipos diferentes, cada uno de estos tipos con un juego de genes separado. Entre estos juegos de genes, el gen que difería más fue el Dickkopf WNT Signaling Pathway Inhibitor 4 o DKK4, para simplificar el nombre.

Cuando se fijaron en cómo las células expresaban el DKK4 en embriones de unos 20 días, descubrieron que las células involucradas eran las que formaban el estampado de piel gruesa unos días más tarde.

Barsh explica que el DKK4 es también un mensajero de proteínas, lo que se llama una "molécula secretada", que da una señal a las células circundantes y las dice, básicamente: "Eres especial. Eres las zona donde tiene que crecer pelo oscuro".

Cuando todo sale según lo previsto, las células con DKK4 terminan convirtiéndose en las marcas oscuras que hacen que los gatos atigrados sean atigrados. Pero también pueden ocurrir mutaciones, que resultan en pelajes de distintos, como topos o rayas más finas. Las alteraciones también se pueden dar en la pigmentación: un pelaje totalmente negro, por ejemplo, se da cuando las células de la pigmentación que tendrían que producir el color solo producen pigmento oscuro.

El desarrollo de un patrón espontáneo

Para descubrir, de verdad, cómo estas células hacen el patrón a rayas en los cuerpos de los gatos, el equipo se fijó en Alan Turing, el científico informático y fundador de la biología matemática. En 1952, Turing describió una manera de explicar matemáticamente como los patrones pueden surgir espontáneamente en la naturaleza.

Conocida como sistemas de reacción-difusión, esta teoría predecía que los sistemas biológicos se podrían auto-organizar durante su desarrollo con la presencia de moléculas (o genes, en el caso de los gatos) -detonadores e inhibidores- que se mueven, o se difunden, de una célula a otra a distinto ritmo. Si un inhibidor se difunde más lejos o más rápido que un detonante, entonces, el sistema se organizaría a sí mismo matemáticamente. En el caso de los gatos atigrados, el inhibidor es el gen DKK4, pero el detonante no se conoce.

Turing no sabía cuál sería el detonante o el inhibidor. No sabía siquiera si existían. Pero, 70 años después, el descubrimiento de los gatos atigrados está entre los muchos que han demostrado que Turing tenía razón.

"Tendemos a pensar que las células se mueven durante el desarrollo, pero pensar en un estadio tan temprano en esta especie de camino tridimensional, realmente obtenemos las rayas como grosor... eso es realmente avanzado", dice Elaine Ostrander, que estudia la genética de los perros domésticos en el Instituto Nacional del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano de Maryland (EE. UU).

Ostrander, que no participó en el estudio de los gatos, también señala que analizar solo unas células "les permitió distinguir algunos de estos procesos diferentes, los cuales son todos importantes para, en última instancia, conseguir los estampados que vemos en los libros de nuestros niños".

El equipo de Barsh ahora ve la creación del patrón de colores como un proceso de dos pasos. Primero, las células de la piel determinan si el estampado atigrado será oscuro o claro. Después, los folículos capilares crecen y hacen los pigmentos.

Observando como estos procesos ocurren en otros animales - porqué algunos animales tienen rayas y otros no- el equipo espera desentrañar cómo los estampados de colores han evolucionado con el tiempo. Puede, dice Barsh, que incluso se encuentren con descubrimientos que no tengan nada que ver con los colores de los pelajes, un poco como las diferencias invisibles que en su día se imaginó Darwin.