Se ha descubierto que la base genética del color del pelaje del Labrador Retriever depende de varios genes distintos . La interacción entre estos genes se utiliza como ejemplo de epistasis .
Los labradores retriever son una raza de perro popular en muchos países. Hay tres colores reconocidos , negro, chocolate y amarillo, [1] que resultan de la interacción entre genes que dirigen la producción y expresión de dos pigmentos , eumelanina (pigmento marrón o negro) y feomelanina (pigmento de amarillo a rojo), en el pelaje y la piel del perro. Los colores reconocidos se deben a dos genes, mientras que un tercer gen afecta la gama de coloración observada en el labrador amarillo. Estos genes individuales no actúan independientemente unos de otros, y su interacción al afectar el rasgo del color del pelaje se utiliza en los libros de texto de biología para demostrar el principio genético de la epistasis , donde múltiples genes reaccionan sinérgicamente para afectar un solo rasgo. [2]
La genética de la coloración de los mamíferos se ha estudiado en detalle y se han identificado mecanismos similares en muchas especies. Por este motivo, gran parte de los primeros trabajos sobre la coloración de los perros en general y de los labradores en particular se han basado en gran medida en analogías con los rasgos caracterizados en ratones y otros mamíferos. [3] Los estudios genéticos iniciales del color del pelaje de los perros publicados en la década de 1950 concluyeron que había dos genes principales implicados, uno que diferenciaba a los negros de los marrones y el otro que los diferenciaba de los rojos y amarillos. [4] [5] [6] Un estudio de 1977 que utilizó cruces dentro de una población de labradores de raza pura mostró la participación de dos genes específicos en la producción de los tres colores principales del pelaje de los labradores y describió la genética subyacente de estas variedades de color. [7]
Según Candille, et al. (2007), el color del pelaje del perro se puede explicar en gran medida por tres genes: MC1R , Agouti y CBD103. Cuando un perro tiene alelos de tipo salvaje en los tres genes, tendrá un pelaje amarillo. Cuando el perro tiene un alelo de pérdida de función en MC1R , tendrá un pelaje amarillo independientemente de los genes que porte en los otros dos genes. Solo un alelo negro dominante en CBD103 producirá un color de pelaje negro en perros que poseen alelos de tipo salvaje en MC1R y Agouti. [8]
El locus E también determina si el fenotipo debido al tercer locus genético que afecta al color del pelaje será evidente. Este locus se reconoce como un factor que afecta al color del pelaje a través de la expresión de feomelanina, el pigmento responsable de la pigmentación roja y amarilla. Los efectos sobre la pigmentación de feomelanina solo se ven si no hay eumelanina expresada en el pelaje, de lo contrario, la eumelanina oscura enmascarará cualquier feomelanina presente. Por lo tanto, estas diferencias solo son visibles en los labradores amarillos, que, como resultado, varían en color desde crema claro hasta rojo cobrizo.
Durante mucho tiempo se ha pensado que el locus genético de este rasgo era el mismo que se observa en otros mamíferos para regular la feomelanina, posteriormente identificado como tirosinasa . Esta enzima produce tanto eumelanina como feomelanina, y cuando se somete a una mutación knockout da lugar al albinismo . Una mutación menos extrema del mismo gen de la tirosinasa, el llamado rasgo de Chinchilla , produce una dilución que afecta selectivamente a la feomelanina únicamente, similar al fenotipo observado en los labradores amarillos. [3] Por lo tanto, al igual que con la dilución de feomelanina relacionada con Chinchilla en otras especies, este rasgo en los labradores amarillos ha sido representado por la letra C. Sin embargo, el análisis genético de la herencia del color del pelaje en los labradores amarillos ha demostrado que el locus responsable es completamente distinto del rasgo de Chinchilla del gen de la tirosinasa, y también es distinto de SLC45A2 , [9] el llamado gen crema responsable de la dilución de feomelanina en caballos buckskin, palomino y cremello y también de la ausencia de feomelanina en el tigre blanco , [10] mientras que una mutación en SLC7A11 que se encontró que causaba dilución de feomelanina en ratones no se encontró en un estudio de perros de color crema. [11]
Los tres colores reconocidos de los perros labradores retriever son el resultado de diferencias en dos locus genéticos que afectan la expresión de los pigmentos. Los que afectan al color del pigmento oscuro, la eumelanina, se denominan locus B (marrón). La variación que muestra este locus se observa en muchos mamíferos y refleja una denominada " dilución ", un aclaramiento, de la eumelanina negra a un color marrón. Las investigaciones genéticas iniciales descartaron que el receptor de melanocortina 1 y el locus Agouti fueran la causa del rasgo de dilución negra en los perros. [12] En cambio, se descubrió que la TYRP1 (proteína relacionada con la tirosinasa 1) era la responsable. [6] Esta enzima se localiza en los melanosomas , los orgánulos celulares que producen y almacenan los pigmentos, y sirve para catalizar la oxidación de los precursores de la eumelanina. [3]
En los perros, se han identificado tres mutaciones en el gen TYRP1, una de las cuales da como resultado un truncamiento de la proteína, las otras dos conducen a una eliminación de aminoácidos o una sustitución de un solo aminoácido en la secuencia de la proteína. Todas estas mutaciones se encuentran en toda la gama de perros y, por lo tanto, se cree que han precedido a la divergencia de razas distintas, y las tres se encuentran en los labradores retriever. [6] Cada una de las mutaciones parece eliminar o reducir significativamente la actividad enzimática, y los fenotipos de coloración (los rasgos visibles) producidos por las tres mutaciones son indistinguibles. [3]
Estas representan mutaciones recesivas en el gen TYRP1, y dado que los mamíferos tienen dos copias de cada gen, una de cada progenitor, un animal con al menos una copia de la proteína TYRP1 en pleno funcionamiento (representada como 'B') mostrará el rasgo dominante , pigmentación negra, mientras que para mostrar pigmentación marrón, ambas copias de este gen deben ser alelos mutantes (representados colectivamente como 'b'). Por lo tanto, un perro con los genotipos BB o Bb expresará eumelanina negra, mientras que la eumelanina marrón se verá en perros con el genotipo bb. [1]
Un segundo gen afecta a la expresión de estos pigmentos de eumelanina en el pelaje o únicamente en la piel. Se denomina rasgo de "extensión" (E) y está dirigido por el receptor de melanocortina 1 (MC1R). Este receptor envía señales a la célula productora de pigmento en respuesta a las melanocortinas y da como resultado la deposición de eumelanina en el pelo. Se ha demostrado que las mutaciones en esta proteína están involucradas en fenotipos de color pálido o rojo en una variedad de especies, incluidos humanos, caballos, cerdos, ganado vacuno, ratones, lobos marinos, mamuts y el oso Kermode , así como en la coloración de los lagartos de cola de látigo. [13]
En la mayoría de los perros, la actividad de MC1R está modulada por dos moléculas de señalización, un represor que es un producto del gen Agouti (locus A) y un activador, β-Defensina 103 ( CBD103 ), recientemente llamado locus K. En los labradores, una versión mutada altamente activa del gen K, (K B ) es invariante , produciendo una distribución uniforme de eumelanina independiente del genotipo Agouti y dejando diferencias en MC1R para mediar la única variabilidad de esta vía de señalización. [14] [8] [15]
Una mutación recesiva en este gen E trunca la proteína, lo que produce un receptor no funcional incapaz de dirigir la deposición de eumelanina en el pelaje. [16] Entre los perros, esta mutación es exclusiva de los labradores retriever amarillos y los golden retriever y se cree que surgió en la población de retrievers antes de que estas razas individuales se volvieran distintas. También se ha descubierto que la mutación exacta subyace a la coloración de los coyotes blancos que se encuentran alrededor de Terranova, habiendo aparentemente pasado a esa población a través del cruce con un golden retriever. [17]
Una variante del alelo funcional MC1R que produce una "máscara" facial en otras razas de perros (E m ) también está presente en los labradores, pero como el color de la máscara está determinado por el locus B, en los labradores la máscara que produce este gen es indistinguible del color general del pelaje. [18]
La interacción entre estos dos genes determina el color de un Labrador Retriever y se utiliza ampliamente como un ejemplo de epistasis. Si un perro posee el fenotipo dominante para el alelo de extensión (genotipo EE o Ee), entonces mostrará la coloración del pelaje determinada por su genotipo de locus marrón, mientras que un perro con el rasgo de extensión recesivo (ee) tendrá un pelaje amarillo con piel expuesta negra (BB, Bb) o marrón (bb). Esto da como resultado los tres colores de pelaje que se ven:
Estos genes se distribuyen de forma independiente, por lo que un único cruce genético que involucre a dos labradores negros, cada uno con un alelo recesivo tanto en el locus B como en el E (BbEe), tiene el potencial de producir todas las combinaciones de colores posibles, mientras que los cruces que involucren perros chocolate nunca pueden producir negro (ya que no hay un alelo B dominante en ninguno de los progenitores), pero pueden dar lugar a amarillo. Los labradores amarillos se reproducirán de forma fiel en lo que respecta al color del pelaje, pero aquellos con piel negra pueden producir potencialmente un Dudley. Los Dudley se reproducen de forma fiel tanto en cuanto al pelaje como a la piel. La capacidad del locus E de anular el color del pelaje dirigido por el locus B es un ejemplo clásico de epistasis, donde múltiples loci genéticos afectan al mismo rasgo observado. [2]
En un estudio sobre perros labradores en el Reino Unido, se descubrió que los labradores chocolate tenían una esperanza de vida media más corta que los labradores negros o amarillos. También se descubrió que sufrían más trastornos de la piel y del oído. Se desconoce si esto es una consecuencia directa de su genotipo de melanina o se debe a otros genes recesivos, amplificados a través de la endogamia utilizada para propagar el fenotipo chocolate. [19]
El American Kennel Club (AKC) y otros clubes caninos de todo el mundo reconocen tres colores de pelaje en el Labrador: negro, amarillo y chocolate. [5] En los últimos años, otros colores se han vuelto más prominentes en la raza a través del cruce con otras razas. Los criadores se refieren a estos colores como "plata", "carbón" y "champán". Estos perros suelen tener un brillo de aspecto metálico en el pelo. Estas son descalificaciones de conformación dentro de la raza y están vinculadas con una enfermedad de la piel conocida como alopecia por dilución del color. El gen que afecta a esta variación de color en todas las razas de perros es el locus recesivo de "dilución" (D). Es posible que cada uno de los genotipos de color estándar se diluya si el perro lleva dos copias del alelo diluido recesivo, dd. Los perros que llevan al menos una D no tendrán un pelaje diluido. Si se crían dos perros que llevan el genotipo Dd, se podría producir descendencia diluida. [20] Los estudios han vinculado el rasgo diluido a una mutación en el gen de la melanofilina (MLPH). [21] [22] [23] [24]
El factor de dilución no era originalmente una parte visible de la genética de los Labrador Retriever y, por lo tanto, el tema está rodeado de controversia. [25] La pigmentación novedosa puede surgir a través de rasgos recesivos enmascarados durante mucho tiempo que se ponen de manifiesto mediante la endogamia para seleccionar otros rasgos, a través de la exogamia no revelada con otras razas para introducir rasgos novedosos o mediante mutación espontánea. Hay muchos criadores en los Estados Unidos que se especializan en la cría de estos Labradores diluidos. El estándar para el Labrador Retriever no incluye colores de dilución y estipula que cualquier dilución es una descalificación de la raza, aunque el American Kennel Club registrará a los Labradores de raza pura que estén diluidos en color bajo los colores negro, amarillo o chocolate. [26] El Labrador Retriever Club, Inc. afirma que no hay un gen plateado en los Labrador Retriever de raza pura. [27] Sin embargo, el American Kennel Club ha mantenido que su registro se basa en la ascendencia, no en el color.
Se ha descrito al menos un ejemplo de un mosaico de pigmentación del Labrador Retriever. [28] Este perro macho exhibía manchas negras y amarillas aleatorias pero distintivas en todo su pelaje. Era el resultado de una hembra negra heterocigota para el amarillo (B_Ee) cruzada con un macho amarillo (B_ee), y se apareó con labradores de cada uno de los colores reconocidos. Los cachorros resultantes fueron todos consistentes con el patrón de herencia de un labrador amarillo con pigmento negro. La causa más probable fue una mutación somática temprana en el desarrollo o una fusión entre dos cigotos que dejó algunas células con genética capaz de producir pelaje oscuro, y otras, incluidas las células reproductivas, incapaces de hacerlo.
Otras "marcas distintivas", como el atigrado, los puntos color canela, las manchas blancas y los anillos alrededor de la cola, no son poco comunes en los labradores. Cada una de estas afecciones tiene diversas causas genéticas y ambientales subyacentes.