Il controllo del colore del mantello e dei relativi pattern nei mammiferi è piuttosto complesso. Durante i secoli abbiamo imparato molto dagli esperimenti sugli incroci di topi e, in misura minore, di animali domestici come il cane. I percorsi biosintetici coinvolti nella sintesi dei pigmenti, i geni responsabili della formazione dei melanociti (cellule specializzate nella sintesi della melanina), i follicoli piliferi e i peli, sembrano essere molto simili nella maggior parte delle specie.

Prima dell’avvento delle moderne tecniche di sequenziamento genetico, i genetisti utilizzavano queste somiglianze di base per studiare i rapporti filogenetici tra razze o addirittura tra specie. Tuttavia, dato che esiste un gran numero di geni, spesso avvengono mutazioni che producono fenotipi quasi identici. Ora che alcuni di questi geni sono stati clonati e sequenziati, abbiamo l’opportunità di rispondere a diversi domande del passato (mentre se ne aggiungeranno delle nuove sicuramente).

LA CRESTA NEURALE

La pigmentazione nei mammiferi è dovuta principalmente alla presenza della melanina, sintetizzata in cellule specializzate chiamate melanociti. I melanociti originano da una popolazione di cellule, chiamata cresta neurale, localizzata sulla linea mediana dorsale dell’embrione.

Le cellule della cresta neurale contribuiscono alla grande varietà di tessuti e organi e le varie specializzazioni che acquisiranno devono essere ben definite. Se quelle che normalmente danno origine ai melanociti, ricevono un segnale sbagliato o lo interpretano scorrettamente a causa di una mutazione, possono produrre effetti diversi (o anche nessun effetto). Ne risulterebbero animali privi di pigmentazione della pelle o dei peli. Comunque, le mutazioni che influenzano tali processi di segnalazione generalmente producono difetti ben più gravi. Per mia conoscenza, non sono note mutazioni di questo genere nel Barbone.

Ci sono geni inoltre che influenzano la migrazione delle cellule destinate a formare i melanociti. Ciò può portare ad aree depigmentate (bianche). Questo tipo di geni, presenti in molte razze, è rappresentato dalla serie Spotting (S) e la serie Merle (M). Gli alleli della serie S comprendono:

• S: Self (pigmentazione completa; dominante)

• sⁱ: Irish spotting

• s^p: Piebald spotting

• s^w: Exthreme white piebald

I cani omozigoti per l’Irish spotting presentano marcature bianche irregolari. Il numero e la dimensione di tali pezzature sono estremamente variabili. Questo è probabilmente l’allele che produce mantelli mismark.

L’allele Piebald produce un pattern ben definito costituito da aree scure e bianche. Tale abbinamento, in passato abbastanza comune nei Barboni, è influenzato probabilmente dal genotipo s^ps^p. In Inghilterra e nel Nord America, oggi gli standard ammettono mantelli esclusivamente solidi. In Germania, la razza ha un proprio registro.

L’allele Exthreme white piebald si pensa che sia responsabile di tutti gli individui completamente bianchi in alcune razze, ma non nel Barbone. Inoltre gli alleli mutanti del gene Merle sono rari o anche assenti nel Barbone.

SINTESI DELLA MELANINA (IL GENE C)

Esistono due tipi di melanina sintetizzati dai melanociti, l’eumelanina scura (nera o marrone) e la feomelanina chiara (gialla, marrone chiara o rossastra). Nei peli la melanina è presente sottoforma di piccolissimi granuli di pigmento. Vari geni influenzano il numero, la forma, l’organizzazione o la posizione di questi granuli o il tipo di melanina che essi contengono.

Sebbene esistano due tipi principali di melanina, entrambi dipendono dall’enzima tirosinasi. E’ quasi universalmente accettato che l’albinismo (l’assenza di pigmentazione melaninica), è provocato da un deficit di questo enzima. Gli albini (cc) sono omozigoti per un allele mutante recessivo. I cani CC o Cc hanno colori pieni, dato che l’allele dominante C permette agli altri geni posseduti, di esprimersi completamente. Gli albini presentano una depigmentazione sul naso, negli occhi, sui peli o sulla pelle – e sono piuttosto rari.

In molti mammiferi c’è un terzo allele, il Chinchilla (c^ch). Nei topi questo allele produce un enzima tirosinasi difettoso, tale da non poter sintetizzare la normale quantità di melanina. Per qualche ragione, è l’eumelanina scura quella che viene prodotta maggiormente in questo caso. Il grado di depigmentazione del mantello è relativo alla specie. Gli occhi e il naso generalmente rimangono scuri. Nei cani, la mutazione di tipo chinchilla è classificata come allele della serie C, ma personalmente non ho mai visto nessuno studio che stabilisce un connessione diretta con l’attività del tirosinasi. Si presume che il chinchilla non ha alcun effetto sull’eumelanina, ma produce una colorazione crema nei cani che altrimenti sarebbero marrone chiari, albicocca o gialli (oro). Se questo è corretto, un Barbone nero o marrone non subirebbe gli effetti dell’allele, ma un “chinchilla-albicocca” (c^chc^chee) sarebbe crema.

LE DUE MELANINE (E IL GENE B)

La tirosinasi converte la tirosina in DOPAchinone, che a sua volta si converte in feomelanina. I geni che controllano i rimanenti passaggi non stati ancora chiaramente definiti, ma la feomelanina sembra essere il pigmento di default, e in assenza di altri particolari enzimi e fattori di regolazione, si avranno Barboni albicocca. Il alcuni casi l’alterazione del pigmento può portare a varianti più scure (rossi).

Le eumelanine sono formate da un parente stretto del dopachinone, chiamato DOPAcromo. Sono noti due enzimi associati che sembrano essere strettamente legati alla tirosinasi e che quindi vengono chiamati “proteine collegate alla tirosinasi”, TRP1 e TRP2. Il primo è prodotto dal gene Brown (B)in tutti i mammiferi studiati finora (tranne l’uomo forse). Il secondo è stato associato alla mutazione Slaty osservata nel topo, ma non sembra sussistere l’equivalente nel Barbone. Questi tre enzimi pare che funzionino nell’ordine tirosinasi-TRP1-TRP2 , e tutti e tre sono necessari per ottenere l’eumelanina nera. Gli omozigoti mutanti TRP1 (bb) sono marroni. Un individuo realmente marrone, non deve presentare nessun pigmento nero da nessuna parte, inclusi gli occhi e il naso. I BB e i Bb sono neri, se non sono presenti altri geni che danno istruzioni contrarie.

POSSIAMO SEMPRE OTTENERE DEI MIX? (IL GENE E)

Le relative quantità di eumelanina (sia nera che marrone) e di feomelanina sintetizzate, sono sotto il controllo di una proteina chiamata MC1-R posta nella membrana cellulare del melanocita. La funzione di questa proteina è quella di ricevere un segnale, come ad esempio l’ormone melanocita stimolante (MSH), proveniente da un altro tessuto o cellula, e passarlo ai fattori di regolazione all’interno della cellula. La natura di questi fattori non è stata ancora completamente determinata, ma il risultato finale è che l’MSH induce una deviazione dei prodotti della tirosinasi, dal percorso DOPAchinone-feomelanina al percorso DOPAcromo-eumelanina. Molti animali di norma presentano un mix dei due pigmenti, sottoforma di striature e/o peli di colori differenti. Comunque, questo nel Barbone si è visto raramente.

Il gene responsabile della MC1-R è più comunemente conosciuto come Estensione (E). Questo gene è stato recentemente clonato e sequenziato. Una mutazione (e), vista nel Barbone e in molte altre razze, porta alla totale perdita della funzione relativa a questo gene nei cani omozigoti (ee). Dato che la proteina MC1-R difettosa non può passare il segnale proveniente da MSH, il melanocita sintetizza solo la feomelanina chiara. I test genetici per l’allele e, hanno mostrato che i Barboni albicocca, crema e bianchi sono tutti omozigoti per questo allele (vedi sotto).

Esistono altri alleli mutanti della serie E, che producono una proteina MC1-R alterata, tale che i melanociti credono che questa sia sempre un segnale anche quando non è così. Solo l’eumelanina verrà sintetizzata e, in assenza di altri fattori modificatori, avremo cani neri (solitamente designati con E^d). Questa mutazione è dominante e di conseguenza è indicata come “nero dominante”. Il nero dominante è noto nel topo e nelle volpi, ma non è chiaro se alcune razze canine nero solide, portano questa mutazione (ci sono altri modi per ottenere mantelli nero solidi). Comunque, molte razze producono entrambi i pigmenti e ovviamente portano un allele “normale”, il quale permette al melanocita di rispondere al segnale proveniente da altre cellule.

IL CONTROVERSO GENE AGOUTI (A)

Un altro gene che è stato clonato è l’Agouti (A). Questo gene codifica per un’altra proteina di segnalazione, chiamata proteina Agouti (AP), che agisce per neutralizzare gli effetti della MSH sul recettore MC1-R. E’ normalmente sintetizzata solo nei follicoli piliferi.

Il gene Agouti possiede un gran numero di alleli, in particolare nel topo, e la sua sintesi è sotto il controllo di una complessa regolazione. Se la mutazione provoca la perdita completa della capacità di sintetizzare la proteina AP, ne risulta che l’assenza di un’azione inibitoria può spingere i melanociti a produrre solamente l’eumelanina, anche se è presente un recettore MCR-1 funzionale. Tale mutazione produce un “nero recessivo” (aa) nei topi, nelle volpi, nei cavalli e probabilmente in molti altri mammiferi che posseggono una variante di nero solido. I genetisti sostengono che il cane domestico ha un allele dominante per il nero al locus A, che lo rende unico tra i mammiferi. Tuttavia, questa risulta essere una considerazione piuttosto antiquata.

L’allele della serie agouti (A⁺) è considerato quello normale (wild-type), anche se alcuni ritengono che il lupo grigio (a^g) è forse più indicativo. Fino a quanto questo gene non sarà sequenziato in un ampio gruppo di animali, non potremo dire con certezza quanto siano simili o differenti questi alleli.

Altri alleli della serie, sono il sable (a^s) dove il nero e il fulvo sono concomitanti, e il black-and-tan (a^t) per il quale tali colori sono situati in regioni distinte. Entrambi i casi sono rari nel Barbone e vengono considerati come un difetto nel Nord America e in molti altri paesi. In Germania c’è un registro a parte per i nero focati (oltre a quello per i bianco neri). Un esempio dei primi può essere trovato a pagina 42 di “Pudel” di Rosa Engler.

DILUIZIONE (D), INGRIGIMENTO (G) E SILVER (V)

Il gene diluizione (D) si suppone possa incidere sulla apparente intensità di pigmentazione, ma non a causa di una reale riduzione della quantità di melanina. Vengono descritti due alleli, D che è dominante e da il colore pieno, e d che produce un ammasso di granuli di pigmento negli animali omozigoti (dd). Ciò porta ad una diluizione dei colori.

In un animale nero invece, l’allele d sembra produrre il “blu maltese” (slate gray), e crema quando agiscono sul fulvo. Spesso si fa confusione tra gli effetti di questo gene e quelli dei geni ingrigimento e silver (vedi sotto). Si dice che i blu-maltesi siano nati blu. Comunque, questi sono molto meno comuni rispetto ai silver-blu, almeno per quanto riguarda la razza del Barbone.

Molti descrivono un allele dominante (G), responsabile dell’ingrigimento; ovviamente il non-gray sarebbe gg. Altri ritengono che questo sia il gene per il silver; in questo caso dovrebbe essere parzialmente dominante. Willis (1989), afferma comunque che i silver sono grigi diluiti (ddG_; non indica però se ddGG e ddGg sarebbe uguali). Searle (1968), afferma semplicemente che “questo gene dominante apparentemente porta ad un progressivo ingrigimento del colore del mantello durante la vita del cane e sembra essere presente anche nei Barboni”.

I miei studi personali sulle genealogie dei Barboni, mi portano a pensare che effettivamente il grigio e il silver sono due geni diversi. Per evitare di far confusione, designeremo il gene silver con la lettera V. Questo gene mostra dominanza incompleta. In altre parole, se un Barbone che è VV dovesse essere nero, Vv sarebbe un grigio-blu scuro e vv sarebbe silver. I blu e i silver sono nati neri. I silver schiariscono durante il primo anno di vita. Ciò comporta la graduale perdita di pigmentazione su circa il 90% del sottopelo (il peli diventano trasparenti o bianchi a seconda dello spessore), ma una percentuale sostanziale di pelo esterno persiste alla mutazione.

Per meglio comprendere le differenze tra questi colori, Kelly Cassidy ed io abbiamo prelevato dei campioni di pelo da 50 Barboni di varietà dal nero al crema. I campioni sono stati esaminati al microscopio. I colori venivano annotati come nero/marrone scuro, marrone medio, marrone chiaro o bianco (che comprendeva i sottilissimi peli trasparenti). La percentuale media di ogni colore è indicata nella tabella seguente.

Nei Barboni neri, il pelo esterno contiene più nero (riga sopra) rispetto al sottopelo (riga sotto).

Il pelo esterno di un Barbone blu è scuro quasi quanto quello del nero, ma il loro sottopelo è un mix di colori. La quota di ogni colore dipende dall’età del cane. Nei cani di età media, predomina il marrone medio. Lo schiarimento nei blu può tardare anche molto, lasciando un colore più scuro che silver. Di conseguenza, molti di questi sono registrati come neri.

Il gene ingrigimento porta ad un graduale accumulo di peli bianchi sia nel pelo esterno che nel sottopelo. Comunque, il cambiamento da nero a bianco è piuttosto brusco su ogni singolo pelo (vale a dire che è difficile trovare peli di colore intermedio tra il bianco e il nero, come avviene nei blu).

I cani grigi con genotipo sconosciuto, presentano un pelo esterno simile a quello dei cani nei quali l’ingrigimento è legato all’età, tranne che per un po’ di bianco in più. Questi hanno un sottopelo con quote considerevoli di tutti i colori, simile a quello dei blu, ma con più bianco. Abbiamo il sospetto che questi grigi possano essere cani blu con ingrigimento legato all’età (G_Vv).

Nei silver, come nei blu, il passaggio dal nero al bianco per ciascuno dei peli è graduale ma si verifica in un arco di tempo più ristretto. Buona parte del pelo esterno va dal marrone medio al marrone chiaro, ma non hanno praticamente nero nel sottopelo.

Il gene V, influenza anche il colore marrone e albicocca come segue:

CREMA E BIANCO

Se siete riusciti a seguirmi fino a questo punto, avrete notato che sono stati indicati due diversi genotipi come possibilità del colore crema: eeVv e c^chc^chee. Il primo deriva dall’incrocio tra silver e portatori del gene albicocca o gli stessi albicocca. Tale incrocio produce individui blu e crema. Diamo un’occhiata a questo tipo di incrocio:

Silver, Eevv x albicocca, eeVV => 1/2 blu, EeVv, and 1/2 crema, eeVv. (Se il silver non è portatore dell’allele e, si otterranno solo individui blu).

I crema possono essere generati anche dall’incrocio tra due neri, in una proporzione di 1 : 4 come è prevista per un carattere recessivo, e nessun altro colore può essere prodotto oltre al nero e al crema. Questi non possono essere grigio albicocca, a meno che uno dei due genitori sia blu, e in questo caso la progenie blu e albicocca sarebbe prevista insieme a quella nera e crema.

RUFUS (R)

I Barboni rossi sono rari e generalmente appaiono nelle linee di sangue degli albicocca. Sembrano essere il risultato dell’effetto provocato da un gene diverso. Willis, citando Robinson, parla del “rufus” come un gene scarsamente caratterizzato, ma che può agire per scurire un mantello albicocca o marrone. Dato che i pedigree dei Barboni rossi suggeriscono la presenza di un tale gene, propongo di chiamarlo F (rufus; la lettera R è già utilizzata per il roano). L’allele recessivo, f, produce il rosso negli albicocca (es. eeff), e possono agire anche sul marrone, ma si suppone non abbiano alcune effetto sul nero.

COSA CI RISERVA IL FUTURO?

Lo sviluppo dei colori del mantello, è un processo complesso. Anche se non ci fossero connessioni con i problemi di salute, come l’obesità e la sordità, la ricerca probabilmente continuerà perché può fornire un buon modello per la comprensione dei processi di regolazione legati allo sviluppo e può fornire ottimi esempi per illustrare i principi della genetica di base.

L’importanza del gene E è stata chiarita dai recenti studi molecolari, mentre la funzione del gene A sta diventando più chiara. La loro funzione sembra essere quella di bilanciare le diverse melanine per ottenere un effetto complessivo che fornisce un elemento di mimetizzazione ai canidi selvatici e ad altri mammiferi.

Il prodotto del gene E, la proteina MC1-R, solitamente non presenta sia il fattore di regolazione positivo (MSH) e sia quello negativo (AP). La proteina agouti era unica, ma avendo sequenziato il gene, i genetisti hanno iniziato ad utilizzarla come una sorta di amo da pesca, per identificare geni simili nell’uomo. Più geni saranno individuati, indipendentemente da quali siano le specie, e più tutti trarranno beneficio da queste “pescate”.

Dr. John B. Amstrong, Ph. D.
Professore di Biologia e Genetica
Ricercatore Genetico per la Salute del Cane

Con i ringraziamenti a Kathleen Armstrong

Testo tradotto da Nicola Cacciola