CGL2015-67796-P - Función de factores epigenéticos en la e

Las melaninas son los pigmentos más abundantes en animales. Aunque se encuentran en gran parte de las estructuras tegumentarias, la función de una de sus dos principales formas químicas, denominada feomelanina, se desconoce, lo que hace que el proceso que ha llevado a la evolución de caracteres melánicos no se comprenda correctamente. La síntesis de feomelanina en las células denominadas melanocitos requiere el uso del amoniácido cisteína, que puede ser obtenido en la dieta o sintetizado a partir de glutatión (GSH), un importante antioxidante intracelular utilizado para combatir el estrés oxidativo. Una hipótesis reciente propone que, debido a que el exceso de cisteína puede ser tóxico, su eliminación del organismo durante la feomelanogénesis en períodos de bajo estrés ambiental podría constituir un beneficio adaptativo. Sin embargo, en períodos de alto estrés ambiental, cuando el GSH sería más necesario como protector antioxidante, su consumo durante la feomelanogénesis podría resultar en un verdadero daño oxidativo. El objetivo del proyecto es la evaluación de esta nueva hipótesis para la evolución de pigmentos examinando las consecuencias fisiológicas de la expresión de genes involucrados en el transporte de cisteína para la síntesis de feomelanina. La teoría predice que bajo altos niveles de estrés ambiental, una elevada expresión de genes que aumente el consumo de cisteína para generar feomelanina podría dar lugar a un aumento del daño oxidativo celular, y viceversa cuando el estrés ambiental es bajo. Para evaluar la hipótesis de que altos niveles de estrés inhiben la expresión de estos genes como una forma de minimizar el daño oxidativo, se investigarán posibles asociaciones entre la fluctuación en estrés ambiental y variaciones en la expresión de estos genes. Se llevarán a cabo estudios con aves en cautividad y en poblaciones naturales. Los estudios en cautividad consistirán en experimentos con diamantes mandarines (Taeniopygia guttata), una especie que desarrolla extensos parches del plumaje pigmentados por feomelanina y que es sexualmente dicromática en relación a estos caracteres. En estos experimentos, factores ambientales que pueden generar estrés oxidativo, como las interacciones sociales intraespecíficas o el riesgo de depredación, se manipularán durante el desarrollo de plumas feomelánicas para determinar la causalidad de posibles relaciones entre estrés oxidativo y expresión genética. Por otra parte, similares factores que generan estrés oxidativo ambiental se manipularán en condiciones naturales en una población de trepador azul (Sitta europea), una especie que también presenta dicromatismo sexual en caracteres feomelánicos del plumaje. Así, se comprobará si los factores que pueden manipularse en detallados experimentos en cautividad generan también gradientes naturales de estrés a lo largo de los que pueden actuar presiones selectivas. Se cuantificarán la expresión de genes implicados en la síntesis de melaninas, tanto a través del transporte de cisteína como por otros mecanismos, el estrés y daño oxidativo celular en sangre, y el contenido de melaninas en plumas. Asimismo, se cuantificarán índices epigenéticos tanto en ADN como en ARN. De esta forma se investigará si la ventaja adaptativa de la producción de feomelanina difiere a lo largo de gradientes de estrés ambiental y si esta variación está modulada por factores epigenéticos que ejercen su influencia a través del estrés oxidativo.