Monografías de alumnos. Estudio de algunas frecuencias génicas en gatos de distintos fenotipos en Choele Choel

Estudio de las frecuencias génicas en los gatos de Choele Choel

Autores:  Arrieta, Macarena; Cruz, Micaela; Moyano, Camila; Ríos, Gimena; Torres, Emilio.

Cátedra de Genética de poblaciones y Mejoramiento Animal, Carrera Veterinaria, Universidad Nacional de Río Negro. Prof. Mag. Med. Vet. Gabriela M. Iglesias y J.T.P: Dra. María Pía Beker

Resumen:

El objetivo de este trabajo fue determinar la variabilidad genética de las poblaciones de gatos domésticos (Felis catus) utilizando genes que codifican la coloración, el diseño y longitud del pelaje en Choele Choel, provincia de Rio Negro, Argentina. Un total de 311 gatos fueron fenotipados mediante observaciones directas realizadas en recorridos por los distintos barrios de la localidad, atendiendo a los marcadores fenotípicos de color de pelaje: gen Naranja (Orange) (O), Agouti (A) o rayado, Negro (Black) (D), color diluído (Dilution) (d), pelo largo (Long Hair) (L), Manchas blancas (Spotting white) (S), Blanco Dominante (Dominant White) ( W ) y Manx (cola corta o nula “M”). Se calculó la frecuencia alélica de cada gen en el total de animales registrados y se comparó con las frecuencias del equilibrio  Hardy-Weinberg. Se encontró que el marcador Non-agouti (no rayado) y pelo corto, fueron los de mayor frecuencia, mientras los marcadores Blanco Dominante, Naranja, Pelo Largo presentaron los valores más bajos en la población.

Introducción:

En el presente trabajo se realizó un relevamiento de gatos de la localidad de Choele Choel, provincia de Rio Negro, Argentina. Se obtuvo un total de 311 gatos, a partir de los cuales se estimaron las frecuencias alélicas de genes que determinan el color del pelaje y otros marcadores fenotípicos.

Los marcadores fenotípicos, especialmente los relacionados con la coloración del pelaje, constituyen una valiosa herramienta a la hora de analizar la estructura genética de las poblaciones, debido a su gran contenido informativo, bajo costo, fácil manipulación e identificación y rápida obtención de resultados

Las características de los genes en que se basó el trabajo fueron:

• Agouti: (A) es un gen dominante y autosómico que determina la presencia de un patrón de rayas. Por lo tanto, un gato necesita una sola copia del alelo “A” para tener la capa atigrada. En el caso de individuos con genotipo “aa” (homocigotas recesivos) ó no agutí, el pelaje de estos será de un color sólido.
• Naranja: (O) el color naranja del pelaje está determinado por el gen O el cual está ligado al sexo y se encuentra en la región diferencial del cromosoma

Los machos poseen dos fenotipos posibles, ya que portan un solo alelo en su cromosoma X; en cambio las hembras tienen tres fenotipos posibles ya que ambos cromosomas X portan cada uno un alelo diferente o no. Las homocigotas dominantes (X^OX^O) expresan color anaranjado, las homocigotas recesivas (X^oX^o) expresan el color de base (negro o azul) y las heterocigotas expresan el fenotipo carey o calicó. Este fenotipo se produce por la inactivación de un cromosoma X al azar, formando zonas de color naranja y zonas del color de base. Las zonas de color naranja se producen por la inactivación del X portador del alelo recesivo (X^o), por lo tanto el alelo dominante (X^O) inhibe el color de base. Las zonas del color de base se producen por el fenómeno inverso, el color de base puede expresarse gracias a la inactivación del X portador del alelo epistático. (Marrube et. al, 2013)

• Negro: (B) el color negro depende de la interacción entre tres genes y es autosómico. El gen “B” determina la pigmentación negra, el gen “C” es la plena expresión del color y el “D” es de la coloración densa. Variantes de los genes B y D dan lugar a otros 3 colores, el b¹ convierte el negro en un color pardo-chocolate mientras que una segunda mutación da origen al aleo b² que da una capa más pálida de color canela.
• Una mutación del gen D (negro) dará el gen dilución (d) diluyendo el color negro a gris.
• El color negro del pelaje es un ejemplo de serie alélica, que es un conjunto de  alelos, para un gen determinado, cada alelo de este serie da lugar a un fenotipo diferente, lo que permite definirlo y separarlo de los otros.

• Blanco: ( W)  la coloración blanca de todo el manto se debe a la presencia del alelo dominante del gen W, el cual es epistático y autosómico. Su presencia enmascara la expresión de todos los otros genes de color.

• Manchado de blanco: (S) las manchas blancas son determinadas por el gen S, que es autosómico dominante. Es un gen con expresividad variable y dominancia incompleta. A modo de simplificación: si el individuo es homocigota recesivo (ss) no tendrá manchas blancas, mientras que los individuos heterocigotos (Ss) tendrán manchas en menos del 50% del cuerpo, y los individuos homocigotas dominantes (SS) presentarán más del 50% del cuerpo con manchas. (Christensen, 2000).

• Longitud del pelo: (L)el pelo corto en los gatos está determinado por un gen dominante (L) por lo que aquellos individuos con genotipo homocigoto dominante (LL), o heterocigoto (Ll) tendrán pelo corto, y solo los homocigotas recesivos (ll) tendrán el pelo largo.  

• Manx: (M) La ausencia de cola, o una cola extremadamente corta está determinada por el gen M que es autosómico y dominante. Los individuos homocigotos recesivos (mm) tendrán el largo de cola normal, en tanto que la expresión de ambos alelos dominantes (MM) resulta en un gen letal.

Los autores de las características morfológicas especificas de estos gatos Manx fueron descriptos por Howell y Sieger. Los autores distinguen un seguimiento de cuatro tipos:

• Rumpy o manx verdadero : se ven afectadas las vertebras caudales.
• Rumpy-riser: algunos gatos tienen vertebras caudales inmóviles
• Stumpy: Los gatos tienen un gran numero significante de vertebras caudales (3) que el tipo previo pero anormalmente cola conformada.
• Longie: la cola es corta con una normal apariencia.

Se ha notado que la anormalidad es causada por un factor dominante semiletal con un efecto letal recesivo en una etapa embriológica temprana.  Como el factor letal tiene una expresividad variable, el desarrollo de otras partes del cuerpo pueden ser también ser impares (faltas de vertebras lumbares, acortamiento de vertebras). Se supone que estos cambios son controlados por modificaciones genéticas. (Zhigachev-Vladimirova, et-al, 2002).

Tabla No 1: Genes utilizados en el relevamiento y sus símbolos

Locus Alelos Características

O (gen ligado al sexo) O Pigmentación naranja

o Pigmentación no naranja

A(gen autonómico) A Agutí

a No agutí

D (gen autosómico) D Color negro denso

d Color diluido (Gris)

L (gen autosómico) L Pelo corto

l Pelo largo

W (gen autosómico) W Color blanco

w Expresión de otros colores

Referencias: Ruiz Garcia y col.1994, Wright y Walters.1982, Pardo P. E. y col., 2014.

Materiales y métodos

La localidad de Choele Choel se encuentra en la provincia de Rio Negro (39°17′09″S 65°39′15″O). Para la recolección de datos Se utilizaron Google Maps, cámaras fotográficas y anotaciones. Se tuvieron en cuenta, además del pelaje, datos como raza, sexo, nombre, domicilios y edad, siempre que fuese posible.

Mapa Choele Choel y sus zonas

Figura N° 1: Mapa de Choele Choel y zonas estudiadas

Tabla No.2

Zona % de la población felina

Zona 1 (Barrio Las Bardas) 8,6%

Zona 2  (Barrio Maldonado ) 17,68%

Zona 3 (Centro ) 10,28%

Zona 4 (Calle Roca – 25 de Mayo) 27,65%

Zona 5 (Calle Rojas- La Anónima) 36,3%

Tabla No. 2: Zonas y barrios de la localidad utilizados en el relevamiento

Tabla No.3

Fenotipos Número de animales

Agutí (A_) 194 ²

No agutí (aa) 117 ³

Naranja: (O_) 89

Manchado de blanco: (S) 166

Blanco dominante (W_ ) 10

Negro (D_X°X°) 94

Dilución (gris) (dd) 71

Manx (M) = 1 1

Pelo corto (L_) 256

Pelo largo (ll) 55

Tabla No. 3: Animales hallados en el relevamiento. Censo total en ciudad de Choele Choel= 311 gatos.

Datos recolectados: ¹

¹ Todo gato que contara con la presencia de más de un gen (por ejemplo tricolores que tienen gen naranja, gen negro, dilución y manchado blanco) fueron incluidos en el conteo de cada gen.

²En el conteo de individuos se incluyó a todo aquel que tuviera presencia del gen agutí, aunque además presentara otros genes (Naranja, Manchado de blanco, Gris, etc.)

³ Al igual que con el gen agutí, se toma en cuenta aquellos individuos que presentan otros genes.

Datos para cálculos de frecuencias

En este estudio se identificaron y cuantificaron aquellos individuos con el genotipo homocigoto recesivo, debido a que son los únicos posibles de distinguir fenotípicamente. Es así que se estimaron las frecuencias alélicas teniendo en cuenta la nomenclatura clásica dónde al alelo recesivo se lo denomina “q” y al alelo dominante “p”

Gen agutí: Debido a que son indistinguibles, fenotípicamente hablando, aquellos individuos con genotipo heterocigoto (Aa) del homocigoto dominante (AA) ya que ambos tienen el fenotipo atigrado (Agutí), sólo podemos identificar y asignarle el genotipo a aquellos individuos con fenotipo no agutí, (homocigotas recesivos “aa”)

Frecuencia Genotípica “aa”= =117/311= 0,38

A partir de la frecuencia genotípica, se calculó la frecuencia génica de “a” empleando la siguiente fórmula:

q = Frec. (a) = √ Q ² = 0,61

Como la suma de las frecuencias alélicas es igual a la unidad (p + q = 1), podemos calcular por diferencia la frecuencia génica de A:

p = Frec (A) = 1 – Frec. (a)= 1 – 0.61= 0,39

Además, el cálculo de las frecuencias alélicas se puede usar para comparar si la población de Choele Choel se encuentra en equilibrio Hardly-Weimberg, para lo cual su utiliza la siguiente fórmula:

p² + 2pq + q² = 1

Donde:

• p² es igual a P²: frecuencia genotípica de homocigotas dominantes en el equilibrio
• 2pq: es la frecuencia de los heterocigotos en el equilibrio
• q²: es la frecuencia de los homocigotas recesivos en el equilibrio

Reemplazando los valores obtenidos: p (0,39) y q (0,61) las frecuencias genotípicas en el equilibrio deberían ser:

p² 2pq q²

0,39² 2 x 0,39 x 0,61 0,61²

0,15 0,48 0,37

En la población muestreada sólo podemos calcular, como ya se explicó, la frecuencia genotípica de las homocigotas recesivas (no agutí), que en nuestro caso dio 0,38.

Luego se realizo el mismo procedimiento para el resto de los alelos.

Tabla No. 4: Frecuencias alélicas estimadas

Gen Frecuencia q Frecuencia p

A 0,62 0,38

O 0,84 0,16

S 0,68 0,32

W 0,98 0,02

D 0,48 0,52

L 0,41 0,59

M 0,998 0,002

 Frecuencias fenotípicas de cada marcador

Una vez de haber realizado el cálculo de frecuencia alélica concluimos que los alelos que predominan en este muestreo aleatorio de Choele Choel serían L, d, w, y O. El alelo pelo corto (L) fue el que mostró mayor frecuencia al igual el gen de la dilución en nuestro muestreo aleatorio. El alelo dominante blanco ( W ) y el gen Manx (M) fueron los que presentaron valores más bajos de frecuencia. También los marcadores pelo largo y naranja mostraron bajas frecuencias a nivel de la población total en el censo.

Conclusión y discusión:

La elevada frecuencia del gen manchado de blanco, podría estar relacionada con factores ambientales como las altas temperaturas, que posiblemente estarían favoreciendo no solo la presencia, sino el aumento de individuos portadores de dicho gen (Ruiz-Garcia y Alvarez. 2005; Kaelin y col.2012; Eizirik y col. 2010). En nuestro caso, la frecuencia del gen manchado de blanco fue menor al 50% que suponemos que podría estar relacionado a las bajas temperaturas de la región.

Se ha propuesto que la carencia del gen W puede ser utilizada como indicador de diversidad genética (Ruiz-García y Álvarez. 1999).

En el presente estudio se encontró un bajo porcentaje del marcador W, resultado similar a lo reportado en estudios realizados en otras poblaciones (Ruiz- García y Álvarez. 1999). Sin embargo, el hecho que la frecuencia del alelo W sea muy baja o no se encuentre en todos los estudios, puede atribuirse a efectos pleiotrópicos sobre la audición (Geigy y col. 2007) lo cual podría causar complicaciones en los individuos así como la muerte a una edad más temprana.

Estudios han reportado que el gen No Aguti se ve favorecido en ambientes urbanos, cuyas densidades poblacionales son altas (Rosenfeld, 2010), pues tienden a “sociabilizar” con otros congéneres para poder co-existir y adaptarse, lo que permite suponer que los gatos que portan este gen, están mejor adaptados a las condiciones imperantes de este sitio, que otros que no lo portan.   Además, otra posible respuesta podría ser el rápido crecimiento poblacional de gatos lo cual incrementa considerablemente el flujo genético e incrementa la panmixia (Peña-Cruz y col. 2015). Si bien, el estudio se realizó en la zona urbana de la localidad, esta condición del gen No Agutí no se observó en la población, siendo solo el 38% de la misma.

Con respecto al gen Manx solo se encontró una gata castrada en la ciudad de Choele Choel por la que no dejará descendencia.  Es producto de una mutación natural y no es un animal de raza adquirido. Concluimos que la gata encontrada en la ciudad entra en la clasificación de Rumpy-riser. 

Bibliografía:

Christensen, A. (2000). Cats as an Aid to Teaching Genetics. Genetics, 155(3), 999-1004.

Pardo, E., Morales, J., & Cavadia, T. (2014). Estudio de la diversidad genética de la población de gato doméstico (Felis catus) en Montería, Colombia. Bistua Revista de la Facultad de Ciencias Basicas, 12(2), 35-47.

Wright, M. and Walters, S. (1982). El gato. 1st ed. Barcelona: Editorial Blume.

Ruiz-Garcia, M., Alvarez, D., & Shostell, J. (2005). Population genetic analysis of cat populations from Mexico, Colombia, Bolivia, and the Dominican Republic: Identification of different gene pools in Latin America. Journal Of Genetics, 84(2), 147-171.

-Guia de lectura de Genética Básica. MARRUBE, Graciela; MOTTER Mariana, MAIZON Daniel; PINTO Gabriel et-al, 2013. Universidad de Buenos Aires. Argentina. Genética Básica. Guía de Lectura. 2da y 3ra edición. BMPress Editores. 2006. I.S.B.N.: 987-97692-8-7. 

–Zhigachev, A. I., & Vladimirova, M. V. (2002). Analysis of the Inheritance of Taillessness in the Baikuzino Population of Cats from Udmurtia. Russian Journal of Genetics, 38(9), 1051-1053.)

–Pagina del Blog Desde Mendel hasta las moléculas. genética del sexo. (https://genmolecular.com/genetica-del-sexo/)