A innumerables estudiantes se les ha enseñado que un solo gen controla el color de los ojos, con el alelo para los ojos marrones dominando sobre el azul. Los científicos ahora se dan cuenta de que tal modelo es demasiado simplista e incorrecto.

Lo que necesita saber:

• El ADN proporciona el conjunto de recetas, o genes, utilizados por las células para llevar a cabo funciones diarias e interactuar con el medio ambiente.
• El color de los ojos se describió tradicionalmente como un rasgo de un solo gen, con los ojos marrones predominando sobre los ojos azules.
• Hoy en día, los científicos han descubierto que al menos ocho genes influyen en el color final de los ojos. Los genes controlan la cantidad de melanina dentro de las células especializadas del iris.
• Un gen, OCA2, controla casi tres cuartas partes del espectro de color azul-marrón. Sin embargo, otros genes pueden anular la instrucción OCA2, aunque rara vez. Este modelo multifactorial para el color de los ojos explica la mayoría de los factores genéticos que influyen en el color de los ojos.

Introducción
En 1907, Charles y Gertrude Davenport desarrollaron un modelo para la genética del color de ojos. Sugirieron que el color de ojos marrón siempre es dominante sobre el color de ojos azul. Esto significaría que dos padres de ojos azules siempre producirían niños de ojos azules, nunca con ojos marrones.

Durante la mayor parte de los últimos 100 años, esta versión de la genética del color de los ojos se ha enseñado en aulas de todo el mundo. Es uno de los pocos conceptos genéticos que los adultos a menudo recuerdan de sus clases de biología de la escuela secundaria o la universidad. Desafortunadamente, este modelo es demasiado simplista e incorrecto: el color de los ojos en realidad está controlado por varios genes. Además, muchos de los genes involucrados en el color de los ojos también influyen en los tonos de piel y cabello. En esta edición de Biotech Basics, exploraremos la ciencia detrás de la pigmentación y discutiremos la genética del color de los ojos. En una edición futura, discutiremos los factores genéticos que contribuyen al color de la piel y el cabello.

Una imprimación sobre pigmentación
El color de los ojos, la piel y el cabello humanos está controlado principalmente por la cantidad y el tipo de un pigmento llamado melanina. Las células especializadas conocidas como melanocitos producen la melanina, almacenándola en compartimentos intracelulares conocidos como melanosomas. El número total de melanocitos es aproximadamente equivalente para todas las personas, sin embargo, el nivel de melanina dentro de cada melanosoma y el número de melanosomas dentro de un melanocito varían. La cantidad total de melanina es lo que determina el rango de colores de cabello, ojos y piel.

Hay una serie de genes involucrados en la producción, procesamiento y transporte de melanina. Algunos genes desempeñan un papel importante, mientras que otros contribuyen solo ligeramente. Hasta la fecha, los científicos han identificado más de 150 genes diferentes que influyen en la pigmentación de la piel, el cabello y los ojos (una lista actualizada está disponible en http://www.espcr.org/micemut/). Varios de estos genes se han identificado al estudiar trastornos genéticos en humanos. Otros se descubrieron a través de estudios genómicos comparativos del color del pelaje en ratones y los patrones de pigmentación en peces. (Un artículo anterior de Biotech101 que proporciona una visión general de la genómica comparativa se puede encontrar aquí. figura uno

Genes del color de los ojos
En los seres humanos, el color de los ojos se determina por la cantidad de luz que se refleja en el iris, una estructura muscular que controla la cantidad de luz que entra en el ojo. El rango de color de ojos, de azul a avellana a marrón (ver figura uno), depende del nivel de pigmento de melanina almacenado en el melanosoma «paquetes» en los melanocitos del iris. Los ojos azules contienen cantidades mínimas de pigmento dentro de un pequeño número de melanosomas. Los iris de los ojos de color avellana verde muestran niveles moderados de pigmento y número de melanosomas, mientras que los ojos marrones son el resultado de altos niveles de melanina almacenados en muchos melanosomas (ver figura dos, izquierda).

Hasta la fecha, se han identificado ocho genes que afectan el color de los ojos. El gen OCA2, ubicado en el cromosoma 15, parece desempeñar un papel importante en el control del espectro de color marrón/azul. La OCA2 produce una proteína llamada proteína P que participa en la formación y el procesamiento de la melanina. Las personas con mutaciones en OCA2 que impiden que se produzca la proteína P nacen con una forma de albinismo. Estos individuos tienen cabello, ojos y piel de color muy claro. También se han identificado variantes (alelos) de OCA2 no causantes de enfermedad. Estos alelos alteran los niveles de proteína P al controlar la cantidad de ARN OCA2 que se genera. El alelo que produce altos niveles de proteína P está relacionado con los ojos marrones. Otro alelo, asociado con el color de ojos azules, reduce drásticamente la concentración de proteína P.

En la superficie, esto suena como el modelo de color de ojos dominante/recesivo que se ha enseñado en clases de biología durante décadas. Sin embargo, mientras que alrededor de tres cuartas partes de la variación del color de los ojos puede explicarse por cambios genéticos en y alrededor de este gen, OCA2 no es la única influencia en el color. Un estudio reciente que comparó el color de los ojos con el estado OCA2 mostró que el 62 por ciento de los individuos con dos copias del alelo OCA2 de ojos azules, así como el 7,5 por ciento de los individuos que tenían los alelos OCA2 de ojos marrones, tenían ojos azules. Otros genes (como TYRP1, ASIP y ALC42A5) también funcionan en la vía de la melanina y desplazan la cantidad total de melanina presente en el iris. Los esfuerzos combinados de estos genes pueden aumentar los niveles de melanina para producir ojos avellanos o marrones, o reducir la melanina total, lo que resulta en ojos azules. Esto explica cómo dos padres con ojos azules pueden tener hijos de ojos verdes o marrones (una situación imposible bajo el modelo de un solo gen de Davenport): la combinación de alelos de color recibida por el niño resultó en una mayor cantidad de melanina que la que poseían individualmente cualquiera de los padres.

Como nota al margen, si bien hay una amplia variabilidad en el color de los ojos, los colores distintos del marrón solo existen entre los individuos de ascendencia europea. Las poblaciones africanas y asiáticas son típicamente de ojos marrones. En 2008, un equipo de investigadores que estudiaron el gen OCA2 publicó resultados que demostraban que el alelo asociado con los ojos azules se produjo solo en los últimos 6.000 – 10.000 años dentro de la población europea.

Investigación de pigmentación en HudsonAlpha
El Dr. Greg Barsh, médico científico que se ha unido recientemente a la facultad de HudsonAlpha, y su estudio de laboratorio estudia aspectos clave de la señalización celular y la variación natural como un medio para comprender, diagnosticar y tratar mejor las enfermedades humanas. En particular, su trabajo se ha centrado en los trastornos de la pigmentación. Ha explorado mutaciones que afectan rasgos fácilmente observables, como la variación en los colores de los ojos, el cabello o la piel, como una señal para procesos más complejos como la diabetes, la obesidad, la neurodegeneración y el melanoma, la forma más grave de cáncer de piel.

– Dr. Neil Lamb
director de extensión educativa
Instituto HudsonAlpha de Biotecnología