Dos quase 60 milhões de gatos de estimação nos Estados Unidos, um dos mais comuns é o clássico gato listrado – um padrão de pelagem que apresenta listras, pontos, espirais e o que parece ser um M impresso na testa do gato.
Por mais populares que sejam os gatos (pense no gato Garfield), os cientistas sabem pouco sobre como conseguem essa aparência distinta.
Em um estudo publicado esta semana na Nature Communications, os cientistas relataram que os genes que configuram o padrão listrado são ativados nas células da pele de um embrião, antes que o pelo do gato se desenvolva. As primeiras células da pele até mesmo imitam listras ao microscópio, uma descoberta nunca antes vista em células embrionárias.
Este processo genético único pode ser o mesmo mecanismo que cria listras e manchas em felinos selvagens, teorizam os autores. A palavra “tabby” (referência do gato listrado) deriva de al-‘Attābiyya, um bairro em Bagdá que produzia um tafetá de seda listrado fino no século 16. Mas as listras em si provavelmente se originam do ancestral direto do gato doméstico, o gato selvagem listrado do Oriente Próximo.
“Há a satisfação de entender um pouco mais sobre algo do mundo”, diz o líder do estudo Greg Barsh, investigador do Hudson Alpha Institute for Biotechnology, uma instalação de pesquisa com sede em Huntsville, Alabama. Mas a descoberta também é surpreendente de outra maneira, ele diz: “A biologia usa os mesmos conjuntos de ferramentas continuamente, então é muito raro encontrar algo que não se aplique de forma mais ampla a muitas outras situações. É provável que nesta situação este também seja o caso. ”
A genética por trás das cores e padrões dos gatos domésticos há muito intrigava os cientistas. Charles Darwin, por exemplo, propôs que a maioria dos gatos surdos eram brancos com olhos azuis. Durante o desenvolvimento, disse ele, as espécies às vezes adquiriam mudanças inconsequentes, como a cor do cabelo, porque estavam ligadas a outras mudanças mais úteis.
Algumas, ele acrescentou, não podemos nem mesmo ver. Ele não tinha a genética moderna, mas revelou estar certo: é uma anormalidade genética herdada.
Células de gato de listras diferentes
Como parte de um protocolo de pesquisa eticamente aprovado, Barsh e seus colegas coletaram quase mil embriões que, de outra forma, teriam sido descartados de clínicas veterinárias que esterilizam gatas selvagens, muitas das quais estão grávidas ao serem admitidas.
Quando Kelly McGowan, uma cientista sênior da equipe, examinou as células da pele de embriões com 25 a 28 dias de idade no microscópio, ela notou que áreas mais grossas da pele eram intercaladas com áreas mais finas, criando um padrão de cor temporário que lembrava a coloração listrada de um gato adulto.
Ela ficou especialmente surpresa ao encontrar esse padrão tão cedo no desenvolvimento do embrião, muito antes da presença de folículos capilares e pigmentos, que são a chave para a coloração em animais.
Para dar uma olhada mais de perto, a equipe analisou as células individuais da pele dos embriões e encontrou dois tipos diferentes, cada um expressando conjuntos separados de genes. Entre estes, o gene que mais diferiu foi o elaboradamente denominado Dickkopf WNT Signaling Pathway Inhibitor 4, ou DKK4.
Quando eles observaram como as células expressavam DKK4 em embriões com cerca de 20 dias de idade, eles descobriram que as células envolvidas eram as que formaram o padrão de pele espessa alguns dias depois.
Barsh explica que a DKK4 também é uma proteína mensageira, chamada de “molécula secretada”, que sinaliza para outras células ao seu redor, essencialmente dizendo: “Você é especial. Você é a área onde o cabelo escuro precisa crescer. ”
Quando tudo corre como planejado, as células com DKK4 eventualmente se tornam as marcas escuras que fazem os gatos listrados. Mas frequentemente ocorrem mutações, resultando em outras cores e padrões de pelagem, como manchas brancas ou listras mais finas. Também podem ocorrer alterações na pigmentação: uma pelagem totalmente preta, por exemplo, ocorre quando as células do pigmento que deveriam ter feito cores apenas produzem pigmento escuro.
Um padrão espontâneo se desenvolve
Para descobrir como essas células realmente formam um padrão de listras no corpo de um gato, a equipe recorreu a Alan Turing, cientista da computação e fundador da biologia matemática. Em 1952, Turing descreveu uma maneira de explicar matematicamente como os padrões podem surgir espontaneamente na natureza.
Conhecida como reação-difusão, sua teoria previa que os sistemas poderiam se auto-organizar durante o desenvolvimento na presença de moléculas (ou aquelas produzidas por genes, no caso dos gatos) – ativadores e inibidores – que se movem de célula em célula, ou difusos, em taxas diferentes. Se um inibidor se difundisse mais longe ou mais rápido do que um ativador, então matematicamente, o sistema se resolveria. No caso dos gatos listrados, o inibidor é o gene DKK4, mas o ativador é desconhecido.
Turing não sabia qual seria o ativador ou inibidor. Ele nem sabia se eles existiam. Mas 70 anos depois, a descoberta do gato listrado está entre várias outras que provaram que Turing estava certo.
“Temos a tendência de pensar em células se movendo durante o desenvolvimento, mas pensando nelas tão cedo neste tipo de forma tridimensional, onde elas estão realmente obtendo essas listras como espessura … Isso é realmente avançado”, diz Elaine Ostrander, que estuda a genética por trás de cães domésticos no Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano do Instituto Nacional de Saúde, em Bethesda, Maryland.
Ostrander, que não estava envolvida no estudo, acrescenta que analisar as células individuais “permitiu que separassem alguns desses processos diferentes, todos importantes para, em última análise, obter os padrões que estão nos livros de histórias de nossos filhos”.
A equipe de Barsh agora vê a produção de padrões de cores para gatos como um processo de duas etapas. Primeiro, as células da pele determinam se os padrões listrados serão escuros ou claros. Então, os folículos capilares crescem e fazem pigmentos.
Ao analisar como esses processos funcionam em outros animais – por que alguns animais recebem listras e outros não – a equipe espera desvendar como os padrões de cores evoluíram ao longo do tempo. Eles podem, diz Barsh, até tropeçar em descobertas que parecem não ter nada a ver com os padrões externos – como as diferenças invisíveis que Darwin uma vez imaginou.
Fonte: National Geographic/ Joanna Klein
Tradução: Redação Ambientebrasil / Maria Beatriz Ayello Leite
Para ler a reportagem original em inglês acesse: https://www.nationalgeographic.com/animals/article/how-tabby-cats-get-their-stripes
