La coloración es vital para evitar a los depredadores, atraer parejas y muchas otras claves para la supervivencia. Sin embargo, el color es difícil de investigar mecánicamente porque a menudo es poligénico y está influenciado por el medio ambiente. Cumer et al. utilizan datos del genoma completo de 75 lechuzas comunes para identificar la variación genética subyacente a la coloración del plumaje. Replicaron asociaciones previamente conocidas con MC1R, un gen involucrado en la pigmentación en muchas especies, e identificaron dos nuevas variantes, incluida una con efectos que solo se ven en presencia del alelo MC1R que confiere pigmentación blanca. Estos resultados ponen de relieve las interacciones oligogénicas y complejas de la epistasis y la dominancia entre las variantes genéticas subyacentes a la pigmentación.
El mantenimiento de la variación de color en las poblaciones silvestres ha fascinado durante mucho tiempo a los biólogos evolutivos, aunque la mayoría de los estudios se han centrado en rasgos discretos que exhiben patrones de herencia y arquitecturas genéticas bastante simples. Sin embargo, el estudio de los rasgos de color continuos y sus bases genéticas potencialmente oligogénicas o poligénicas sigue siendo raro en las poblaciones silvestres. Se estudió la genética de la coloración del plumaje blanco a rojizo de la lechuza común europea (Tyto alba), que varía continuamente, utilizando un enfoque de asociación de todo el genoma en los datos del genoma completo de 75 individuos. Una mutación en el gen del receptor de melanocortina-1 (MC1R) está involucrada en la coloración. Se identificaron dos nuevas regiones, ubicadas en los superandamios 9 y 42. La combinación de las tres regiones explica la mayor parte de la variación de color (80.37%). Una región descubierta, ubicada en el cromosoma sexual, difiere entre las coloraciones más extremas en búhos que comparten un genotipo MC1R específico. Esta región puede desempeñar un papel en el dimorfismo sexual de color de esta especie, posiblemente en interacción con el MC1R autosómico. Este estudio aporta información sobre la arquitectura genética de la variación continua del color, apuntando a una base oligogénica con posibles efectos epistáticos.
Los rasgos de color a menudo varían continuamente entre dos valores extremos dentro de una misma especie e incluso poblaciones de la misma especie, pero este tipo de rasgo se ha estudiado raramente. La variación continua del color a menudo tiene un origen genético con una presunta base poligénica u oligogénica. El estudio de la genética de los rasgos de color continuos es un reto porque pueden basarse en numerosas variantes de tamaños de efecto grandes a muy pequeños, pero también porque parte de la variación continua no es genética, pero probablemente sea de origen ambiental.
Las lechuzas comunes (Tytonidae) son un sistema ideal para estudiar la variación continua de la coloración. En al menos siete clados de Tyto, el plumaje de estas aves cosmopolitas varía de blanco a rojizo oscuro debido a la deposición diferencial de pigmentos de melanina. En Europa, la especie Tyto alba muestra una pronunciada variación clinal de sur a norte, con individuos que van desde el blanco en el sur hasta el rojizo oscuro en el norte de su distribución continental (las Islas Británicas son una excepción a esta tendencia, donde los búhos son más blancos a pesar de habitar en latitudes altas, un patrón atribuido a la deriva). También se puede encontrar una gran variación en la coloración del plumaje entre individuos de la misma localidad (por ejemplo, Suiza). En el continente europeo, estudios previos han demostrado que la variación en la coloración basada en la melanina de la lechuza común se asocia con el éxito reproductivo y la tasa de alimentación, la elección del hábitat, la dieta, la morfología de las alas y el contenido estomacal durante el vuelo, así como la capacidad de dispersión. La asociación entre la coloración y una amplia variedad de rasgos podría ser inducida por el control pleiotrópico del sistema de melanocortina en numerosos rasgos, además de su papel central en la síntesis de pigmentos de melanina. La coloración del plumaje de la lechuza común es fuertemente heredable y dependiente del sistema de melanocortina. Una mutación dialélica (V126I) en el gen del receptor de melanocortina-1 (MC1R) explica una gran proporción de la varianza fenotípica en la coloración del plumaje, con individuos homocigotos para el alelo MC1R con una valina en la posición 126 (alelo denotado MC1R-blanco, genotipo MC1RVV) siendo de color blanco a rojizo claro, y los individuos con al menos una isoleucina siendo rojizo oscuro (alelo denotado MC1R-rojizo, genotipos MC1RVI y MC1RII).
Los mecanismos que subyacen al mantenimiento de la variación del color del plumaje en la lechuza común a escala local y continental siguen siendo esquivos. Hasta la fecha, se han propuesto tres mecanismos no mutuamente excluyentes. A escala continental, la coloración del plumaje puede ser un objetivo primario de la adaptación local, como lo sugiere el hecho de que la diferenciación fenotípica a través de la clina europea es mucho más pronunciada que la diferenciación genética neutra. La hipótesis de la adaptación local se apoya además en la mayor frecuencia del alelo MC1R-rufo en el norte de la distribución, mientras que está casi ausente en el sur. La adaptación local puede ser provocada por la presencia de diferentes especies de presas a lo largo de la clina y las diferencias en las estrategias de forrajeo asociadas con la coloración del plumaje. Otros factores también pueden estar en juego: por ejemplo, la coloración del plumaje podría adaptarse a los niveles de humedad locales para minimizar la degradación bacteriana del plumaje o maximizar el camuflaje. A escala local, la selección dependiente de la densidad en los diferentes morfos puede mantener la variación de color, como señalaron Kvalnes et al. quienes demostraron que las densidades reproductivas bajas seleccionaban hembras más rojizas, mientras que las densidades altas seleccionaban hembras más blancas. Además, la selección sexualmente antagónica también puede estar actuando a escala local y ser responsable de mantener la variación de color. Las hembras melánicas oscuras (es decir, que albergan un plumaje más rojizo con muchas manchas negras ubicadas en la punta de las plumas ventrales del cuerpo) fueron sexualmente maduras antes y sobrevivieron mejor que las hembras melánicas más claras. Sin embargo, los machos melánicos más claros (es decir, que albergan un plumaje más blanco con pocas manchas negras ubicadas en la punta de las plumas ventrales del cuerpo) fueron sexualmente maduros antes y sobrevivieron mejor que los machos melánicos más oscuros. Los mecanismos genéticos también pueden estar en juego y ayudar a mantener la variación de color. Mediante análisis genético cuantitativo, se detectó un posible efecto epistático del alelo MC1R-rufo. Esta variante parece enmascarar (y por lo tanto ocultar la selección) la expresión de otras variantes de color, que se expresan en búhos portadores del alelo blanco MC1R.
Cumer T et al. The genomic architecture of continuous plumage colour variation in the European barn owl (Tyto alba). Proc. R. Soc. Biol Sci., 10 January, 2024. https://doi.org/10.1098/rspb.2023.1995.