Characterization of MHC class II variation in feral pigeons – copy number variation, polymorphism, and selection

Todo animal con columna vertebral que posea mandíbulas cuenta con un sofisticado sistema de seguridad interno diseñado para reconocer invasores. En el corazón de este sistema se encuentra un conjunto específico de genes conocido como el Complejo Mayor de Histocompatibilidad. Piensen en estos genes como los planos para un conjunto de insignias de identificación que se llevan en la superficie de las células. Estas insignias muestran pequeños fragmentos de proteínas, actuando como un reporte visual que le dice al sistema inmunológico si una célula es una parte sana del cuerpo o un intruso extraño que porta un virus o una bacteria. Si el sistema inmunológico reconoce la insignia como ajena, lanza un ataque para eliminar la amenaza. Debido a que el mundo de los patógenos cambia constantemente, estas insignias de identificación deben ser increíblemente diversas. Si cada individuo de una especie tuviera exactamente las mismas insignias, una sola enfermedad nueva podría aniquilar a toda la población. En su lugar, la naturaleza favorece una amplia variedad de diseños de insignias, asegurando que al menos algunos individuos siempre sean capaces de reconocer y combatir nuevas amenazas.

Si bien los científicos han estudiado estos sistemas genéticos en detalle para los humanos y animales de granja como los pollos, la paloma doméstica ha permanecido como un misterio en este sentido. Estas aves están en todas partes en nuestras ciudades, pero su genética inmunológica específica no ha sido mapeada exhaustivamente. Un equipo de investigadores se propuso llenar este vacío examinando los genes inmunológicos de palomas ferales que viven en cinco ciudades importantes de Polonia. Se centraron en una parte específica del sistema inmunológico responsable de combatir patógenos extracelulares, observando de cerca cuántas copias de estos genes posee cada ave y cuánta variedad existe dentro de esas copias. Su trabajo revela que estas comunes aves urbanas poseen una arquitectura genética más compleja de lo que se suponía anteriormente, con individuos que portan diferentes números de copias de genes inmunológicos y mostrando patrones distintos de evolución entre dos familias de genes ancestrales.

Los investigadores capturaron 200 palomas de Gdańsk, Cracovia, Łódź, Varsovia y Wrocław, recolectando pequeñas muestras de sangre de cada ave. Luego utilizaron el secuenciamiento de ADN avanzado para observar dos linajes específicos de genes inmunológicos, conocidos como DAB1 y DAB2. Estas son versiones antiguas de la misma familia de genes que se han preservado a través de las especies de aves durante millones de años. El equipo no solo contó cuántas versiones diferentes de estos genes existían; también intentaron determinar cuántas copias de cada gen estaban presentes en el ADN de una sola ave. Esta es una tarea difícil porque las pruebas de ADN estándar suelen tener problemas para distinguir si un ave tiene una copia de un gen o varias, especialmente cuando esas copias son muy similares. Al analizar cuidadosamente los patrones de las secuencias genéticas, los investigadores pudieron reconstruir la composición genética probable de cada ave.

Encontraron que las palomas portaban una cantidad moderada de variedad en sus genes inmunológicos. En todo el grupo, el equipo identificó 19 versiones diferentes del gen DAB1 y 24 versiones diferentes del DAB2. Sin embargo, el descubrimiento más sorprendente no fue solo la variedad, sino el número de copias. La mayoría de las aves parecían tener una sola copia de cada linaje de genes, que es la expectativa estándar. Pero un número significativo de individuos portaba copias adicionales. Algunas aves tenían tres copias del gen DAB1, y otras tenían hasta tres copias del DAB2. Esto significa que, dentro de la misma especie, diferentes aves poseen diferentes números de estos genes críticos. Los investigadores determinaron que estas copias adicionales no eran errores aleatorios, sino que formaban parte de paquetes genéticos específicos, o haplotipos, que algunos individuos heredaban. De hecho, descubrieron que algunas palomas portaban un paquete genético con una sola copia de un gen y otro paquete con tres copias de un gen, resultando en un total de cuatro copias en ese individuo.

El estudio también reveló que estos dos linajes de genes antiguos, DAB1 y DAB2, evolucionan de maneras distintas. Aunque están relacionados, han tomado caminos diferentes. El linaje DAB2 mostró una señal más fuerte de selección diversificadora, que es la presión evolutiva que mantiene al sistema inmunológico cambiando para reconocer nuevos patógenos. Esto sugiere que el DAB2 está bajo una presión intensa para mantenerse diverso y adaptable. En contraste, el linaje DAB1 mostró una señal más fuerte de recombinación, un proceso donde el material genético se intercambia entre copias para crear nuevas combinaciones. Esto indica que el DAB1 depende más de la mezcla de material genético existente para crear variedad, mientras que el DAB2 depende de la acumulación de nuevos cambios. Además, los investigadores encontraron que las copias adicionales de genes en las palomas no eran altamente diversas; tendían a ser muy similares a la copia principal, lo que sugiere que eran adiciones relativamente recientes al genoma que aún no habían tenido tiempo de desarrollar sus propias identidades únicas.

Estos hallazgos sugieren que la variación en el número de copias de genes inmunológicos no es un accidente raro, sino que podría ser una característica común en las aves. El hecho de que esta variación exista en palomas ferales, que tienen una larga historia de vivir junto a los humanos y adaptarse a entornos urbanos, resalta la complejidad de sus sistemas inmunológicos. Los investigadores señalaron que la diversidad genética general en estas palomas era relativamente baja, lo cual concuerda con lo que se sabe de su historia de domesticación y cuellos de botella poblacionales. A pesar de esta menor diversidad, la presencia de múltiples copias de genes en algunos individuos añade una capa de complejidad que podría ayudarlas a sobrevivir en entornos urbanos ricos en patógenos. El estudio concluye que la paloma doméstica es un modelo valioso para comprender cómo evolucionan los sistemas inmunológicos, particularmente en cómo la duplicación y la variación de genes contribuyen a la capacidad de combatir enfermedades. Al revelar que estas aves comunes portan diferentes números de genes inmunológicos, la investigación abre la puerta a investigaciones adicionales sobre cómo estas diferencias genéticas afectan tanto la salud de las aves como la de los humanos con los que conviven.