Agora sabemos onde é que os gatos malhados vão buscar os seus padrões

Um olhar mais aprofundado sobre embriões felinos revela o início surpreendente deste padrão distinto nos gatos domésticos.

Por JoAnna Klein
Publicado 28/09/2021, 11:43
Gato malhado

Entre os quase 60 milhões de gatos de estimação nos EUA, o clássico gato malhado é particularmente popular.

Fotografia de AL PETTEWAY AND AMY WHITE, Nat Geo Image Collection

Dos quase 60 milhões de gatos de estimação nos Estados Unidos, um dos mais comuns é o clássico gato malhado – com um padrão de pelo que apresenta listas, pontos, espirais e algo que parece ser um M impresso na testa.

Por mais populares que estes gatos sejam (como por exemplo o Garfield), os cientistas sabem pouco sobre a forma como os felinos conseguem ter esta aparência distinta.

Num estudo publicado recentemente na Nature Communications, os cientistas informam que os genes que configuram o padrão “malhado” são ativados nas células cutâneas de um embrião antes de o pelo do gato se desenvolver. As primeiras células cutâneas chegam até a imitar os padrões ao microscópio, uma descoberta que nunca tinha sido observada em células embrionárias.

Os autores do estudo teorizam que este processo genético único pode ser o mesmo mecanismo que cria listas e manchas nos felinos selvagens. A palavra “malhado” deriva do nome al-‘Attābiyya, um bairro em Bagdad que produzia um fino tafetá de seda listada no século XVI. Mas as listas em si provavelmente tiveram origem no antepassado direto do gato doméstico, o gato-selvagem do Oriente Próximo.

“Existe a satisfação de compreendermos mais um pouco sobre o mundo”, diz Greg Barsh, líder do estudo e investigador do Instituto de Biotecnologia HudsonAlpha, uma instalação de investigação sediada em Huntsville, no Alabama. Mas esta descoberta também é surpreendente de outra forma, diz Greg Barsh: “A biologia usa os mesmos conjuntos de ferramentas continuamente, pelo que é muito raro encontrar algo que não se aplique de forma mais ampla a muitas outras situações. É provável que também seja esse o caso nesta situação.”

A genética responsável pelas cores e padrões dos gatos domésticos era um mistério de longa data para os cientistas. Charles Darwin, por exemplo, propunha que a maioria dos gatos surdos era branca de olhos azuis. Durante o desenvolvimento, dizia Darwin, as espécies por vezes adquiriam mudanças inconsequentes, como a cor do pelo, porque estavam ligadas a outras mudanças mais úteis. (Descubra como os gatos se domesticaram.)

Darwin também dizia que algumas destas mudanças eram invisíveis e, apesar de não ter acesso à genética moderna, ele tinha razão: trata-se de uma anormalidade herdada geneticamente.

Células de gato de um padrão diferente

Integrado num protocolo de investigação aprovado eticamente, Greg Barsh; Christopher Kaelin, geneticista da Universidade de Stanford; e a cientista sénior Kelly McGowan, do Instituto HudsonAlpha, recolheram quase mil embriões que, de outra forma, teriam sido descartados das clínicas veterinárias que esterilizam gatas selvagens, muitas das quais estão grávidas quando dão entrada nas clínicas.

Quando Kelly McGowan examinou ao microscópio as células cutâneas de embriões com 25 a 28 dias de idade, a investigadora reparou que algumas áreas mais grossas da pele estavam intercaladas com áreas mais finas, criando um padrão de cor temporário que fazia lembrar a coloração de um gato malhado adulto.

Kelly McGowan ficou particularmente surpreendida por encontrar este padrão tão cedo no desenvolvimento do embrião, muito antes da presença de folículos e pigmentos capilares, que são a chave para a coloração nos animais.

Para observar melhor, a equipa analisou as células cutâneas individuais de embriões e encontrou dois tipos diferentes, cada um com conjuntos separados de genes. Entre estes, o gene que mais difere é o elaboradamente denominado Dickkopf WNT Signaling Pathway Inhibitor 4, ou DKK4.

Quando os cientistas observaram a forma como as células expressavam DKK4 em embriões com cerca de 20 dias de idade, descobriram que as células envolvidas eram as que formavam o padrão de pele grossa alguns dias depois.

Greg Barsh explica que o DKK4 também é uma proteína mensageira, chamada “molécula segregada”, que sinaliza a outras células à sua volta uma mensagem que basicamente diz: “És especial. És a zona onde precisa de crescer pelo escuro.”

Os gatos malhados são descendentes do antepassado direto dos gatos domésticos, o gato-selvagem do Oriente Próximo.

Fotografia de TODD GIPSTEIN, Nat Geo Image Collection

Quando tudo corre como planeado, as células com DKK4 tornam-se eventualmente nas marcas escuras que conferem aos gatos malhados os seus padrões. Mas há mutações frequentes, resultando noutras cores e padrões de pelagem, como manchas brancas ou listas mais finas. Também podem ocorrer alterações na pigmentação: uma pelagem completamente preta, por exemplo, acontece quando as células de pigmentação que deviam produzir cores só produzem pigmento escuro.

Desenvolvimento de um padrão espontâneo

Para descobrir como é que estas células formam realmente um padrão de listas no corpo de um gato, a equipa recorreu a Alan Turing, cientista da computação e fundador da biologia matemática. Em 1952, Alan Turing descreveu uma forma de explicar matematicamente como é que os padrões podem surgir espontaneamente na natureza.

Conhecida por reação-difusão, a sua teoria previa que os sistemas podiam auto-organizar-se durante o desenvolvimento na presença de moléculas (produzidas por genes, no caso dos gatos) – ativadoras e inibidoras – que se movem de célula em célula em taxas diferentes. Matematicamente, se um inibidor se difundir mais ou mais depressa do que um ativador, o sistema resolve a questão. No caso dos gatos malhados, o inibidor é o gene DKK4, mas desconhece-se qual é o ativador.

Alan Turing não sabia quais seriam os ativadores ou inibidores. E nem sabia sequer se existiam. Porém, volvidos 70 anos, a nova descoberta está entre muitas outras que provam que Alan Turing estava correto.

“Temos tendência para pensar nas células a moverem-se durante o desenvolvimento, mas pensar nas células assim tão cedo e neste tipo de forma tridimensional, onde elas estão realmente a obter estas listas sob a forma de espessura... é algo realmente avançado”, diz Elaine Ostrander, que estuda a genética de cães domésticos no Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano do Instituto Nacional de Saúde dos EUA, em Bethesda, Maryland.

Elaine Ostrander, que não esteve envolvida no novo estudo, acrescenta que “a análise de células individuais permitiu aos investigadores testarem alguns destes processos diferentes, todos importantes para, em última análise, obter os padrões que estão nos livros de histórias dos nossos filhos”.

A equipa de Greg Barsh encara agora a produção de padrões de cores nos gatos como um processo de duas etapas. Primeiro, as células cutâneas determinam se os padrões malhados serão escuros ou claros. Depois, os folículos capilares crescem e produzem pigmentos.

Ao analisar como é que estes processos funcionam noutros animais – para saber porque é que alguns animais têm listas e outros não – a equipa espera conseguir desvendar como é que os padrões de cores evoluíram ao longo do tempo. De acordo com Greg Barsh, os investigadores podem até tropeçar em descobertas que parecem não ter nada que ver com os padrões de pelagem – como as diferenças invisíveis que Darwin outrora imaginou.

 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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