El gen rojo que viene para dominar el mundo

Cuando aparece el gen rojo lo inunda todo. No, no nos referimos a ningún caracter diabólico, sino a la siempre interesante química del sexo y el color. En concreto de la aparición de plumaje bermellón en los pájaros y de los cambios evolutivos necesarios para que aparezca. El mismo Darwin dedicó al color de los pájaros varios capítulos en El origen del hombre porque sabía de su importancia.

El canario que todos conocemos tiene el plumaje amarillo, es así porque el ave puede acumular en sus plumas un distintos pigmentos amarillos, por ejemplo uno muy conocido, el beta-caroteno (E160d), que nosotros mismo utilizamos de colorante alimentario. De la misma manera, el cardenalito de Venezuela o jilguero rojo, no hagan chistes por favor, consigue su color rojo acumulando en sus plumas una molécula derivada del beta caroteno oxidado, que es igualita, pero con dos oxígenos más (la forma ceto). Las dos variedades consumen los carotenoides amarillos y los almacenan pero el segundo los transforma con la enzima roja, la ketolasa y los exhibe en las plumas para atraer más hembras.

Se hicieron cruces en los inicios de siglo pasado entre estas dos variedades para conseguir el canario rojo y finalmente se logró. Ahora con las modernas técnicas de secuenciación, un grupo de científicos se han preguntado que diferencias genéticas hay entre los, cardenalitos, los canarios rojos y los amarillos. El caso es que muy poca, dos partes del genoma parecen diferir una en un gen que controla la expresión de una enzima denominada cetolasa y otra en una zona que controla la formación de la piel.

cataxantina canario amarillo factor rojo beta caroteno

Los canarios de factor rojo expresan en su piel la cetolasa capaz de convertir el beta-caroteno amarillo de los canarios en cantaxantina roja que adorna su plumaje. Los criadores saben de la importancia del color rojo y se lo dan directamente en la alimentación. Esta enzima está presente en los canarios amarillos pero solo se expresa en el ojo para acumular gotas de pigmento rojo en los conos y mejorar la visión del color.

La enzima del tipo citocromo p450 es capaz de modificar la molécula de beta caroteno y similares añadiendo oxígenos (grupos ceto), oxidándolas para solubilizarlas dando un producto rojo con alta capacidad antioxidante en este caso. Esto es porque es una molécula con un gran número de dobles enlaces conjugados que pueden absorber energía de moléculas excitadas o ser oxidadas protegiendo de radicales como peroxilos y otros.

Sorprendentemente el canario común también dispone del gen de la cetolasa y además lo expresa, lo que ocurre es que sólo lo hace en el ojo, en concreto se acumula en gotas rojas que hacen de filtro de corte en los conos oculares, ingeniería óptica molecular. La diferencia es que el cardenalito venezolano lo hace también en la piel y células generadoras del plumaje. Los sucesivos cruces y la selección artificial han logrado que la descendencia produzca un híbrido parecido a un canario pero con el factor rojo.

En otras especies de pájaros el fenómeno es similar. El cardenal norteño, un ave rojo con antifaz negro de bandido, tiene también un plumaje rojo intenso también debido a la acción de la cetolasa sobre otro carotenoide esta vez la luteina (E-161b) otro colorante alimentario amarillo que pasa a rojo también al añadirle dos grupos cetona, alfa-doradexantina, también antioxidante. El paso a cardenal amarillo es más difícil, ya se sabe cuando se coge la púrpura, pero ya no se suelta. Hay algún ejemplar en las colecciones pero es muy raro y de momento no lo tienen vivo. La secuencia genética de ejemplar de estos podría dar idea de los genes necesarios para la pérdida de la coloración y añadir confirmación a esta argumentación.

Red keto carotenoids and yellow carotenids, carotenoides y ceto carotenoides

La imagen muestra distintas clases de pajaros y sus respectivos pigmentos. a) Canario común y canario rojo, b) Cardenal norteño amarillo muy raro y rojo. Un grupo de científicos han identificado los genes que permiten a los pájaros sus vivos colores rojos en su plumaje. Los raros cardenales amarillos con defecto en la producción de rojo se encuentran alguna vez en la naturaleza. Crédito: Geoffrey E. Hill (red cardinal) and Jim McCormac (yellow cardinal)

La astaxantina es otro de estos pigmentos rojos de gran importancia en la naturaleza producto de la cetolasa, es la responsable del color de los flamencos y otros muchas aves además de otras especies como cangrejos, gambas y otros crustáceos y como no salmón, trucha y otros pescados por lo que se utiliza mucho en la alimentación de de peces de piscifactoría. Ya sabéis el color es una de las propiedades que más admiramos y la naturaleza y en la industria lo saben para confundirnos.

Todas estas formas ceto que tiñen todo de rojo, son además como hemos dicho, potentes antioxidantes, todos ellos además se utilizan como colorantes alimentarios de amplio uso y se venden sin aval científico para otros usos no comprobados por todo internet, los herbolarios y las parafarmacias que crecen como champiñones, como detoxificantes antioxidantes y antienvejecimiento. Otro tipo de pájaros que los utilizan esta vez para atraer cándidos clientes.

Incluso los autores del trabajo hipotetizan que la coloración roja indicaría una alta capacidad detoxificante de los machos que la exhiben. Una especie de indicador secundario de salud genética, donde la selección sexual actuaría inteligentemente eligiendo los machos más pintones y más detox. Esto es, en cuanto aparecen los machos rojos, los amarillos tienen los días contados. En esto habría que comprobar sí las p450 cetolasas se expresan también en hígado y otros tejidos y no solo en el integumento que forma la plumas. Permaneceremos expectantes a la aparición de un cardenal dorado.

Esta entrada participa en la LVIII Edición del Carnaval de Química acogido en el blog Pero eso es otra historia… que radiactiva @Ununcuadio ,

REFERENCIAS
Genetic Basis for Red Coloration in Birds. Ricardo J. Lopes, James D. Johnson, Matthew B. Toomey, Mafalda S. Ferreira, Pedro M. Araujo, José Melo-Ferreira, Leif Andersson, Geoffrey E. Hill, Joseph C. Corbo, Miguel Carneiro. Current Biology, Volume 0, Issue 0.

Red Carotenoid Coloration in the Zebra Finch Is Controlled by a Cytochrome P450 Gene Cluster. Nicholas I. Mundy4, Jessica Stapley, Clair Bennison, Rachel Tucker, Hanlu Twyman, Kang-Wook Kim, Terry Burke, Tim R. Birkhead, Staffan Andersson, Jon Slate. Current Biology.

A red bird in a brown bag. The function and evolution of colorfull plumage in the house finch. Goeffrey E. Hill.

Conversion of β-carotene into astaxanthin: Two separate enzymes or a bifunctional hydroxylase-ketolase protein? Juan F MartínEmail author, Eduardo Gudiña and José L Barredo.Microbial Cell Factories20087:3

Un comentario en “El gen rojo que viene para dominar el mundo

  1. ¡Wow! Qué chulada: nunca me hubiera parado a pensar en las diferencias de color de plumaje: obviamente tenía que ser química…, ¡qué chulada! Gracias por inaugurar esta edición del Carnaval con un aporte tan interesante y… bello🙂

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