Nueva información de secuenciado de ADN refuerza la noción de que los cromosomas X e Y, que determinan el sexo biológico en los mamíferos, están trabados en una batalla por la supremacía evolutiva.
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Nueva información de secuenciado de ADN refuerza la noción de que los cromosomas X e Y, que determinan el sexo biológico en los mamíferos, están trabados en una batalla por la supremacía evolutiva.
David Page, un biólogo que dirige el Instituto Whitehead, en Cambridge, Massachusetts, y sus colegas exploraron cromosomas Y portados por machos de varias especies, mapeando franjas de un misterioso y repetitivo ADN con inusitado detalle. Esas franjas pudieran señalar un viejo enfrentamiento entre cromosomas.
Page presentó los resultados en una reunión de la Sociedad para el Estudio de la Reproducción, celebrada en San Juan, Puerto Rico. Los sujetos de investigación de su equipo incluyeron humanos y otros primates, un ratón estándar de laboratorio y un toro de nombre Dominó.
Esta idea de conflicto entre cromosomas ha existido desde hace un tiempo”, dice Tony Gamble, un biólogo evolutivo de la Universidad de Minnesota, en Minneapolis. Pero los datos del secuenciado del cromosoma Y del toro sugieren que el fenómeno es más generalizado de lo que se creía antes, explica.
El cromosoma Y mamífero desde hace mucho ha sido visto como cierto tipo de desierto genómico, normalmente achicándose durante el curso de la evolución y en gran parte privado de información pertinente. El trabajo de Page ha ayudado a cambiar las percepciones sobre el cromosoma Y al revelar que contiene notables patrones de secuencias repetidas que aparecen entre decenas y cientos de veces. Pero, ha sido difícil determinar la estructura de estas secuencias y medición precisa de la frecuencia con que se repiten. Las tecnologías estándar de secuenciado a menudo no pueden distinguir entre franjas largas de código genético que difieren en una sola “letra” de ADN.
Letra por letra
Page y sus colaboradores evitaron este problema usando lo que él llama secuenciado de “súper resolución” (una técnica mejor conocida como mapeo y secuenciación iterativa de un solo haplotipo, o SHIMS, por su sigla en inglés), que puede detectar variaciones así de diminutas entre segmentos largos de ADN.
El equipo secuenció muchas franjas largas continuas del cromosoma Y, y revisó cuidadosamente las áreas que parecían como yuxtapuestas. Encontró que las estructuras repetidas constituyen aproximadamente 24 por ciento del ADN accesible en el cromosoma Y humano, y 44 por ciento en el toro.
Y en el cromosoma Y del ratón, que es mucho más grande que el de un humano, las estructuras repetidas representan hasta casi 90 por ciento del ADN accesible. Los complicados patrones, que a menudo contienen palíndromos (secuencias que se leen igual hacia adelante y hacia atrás) portan tres familias de genes codificadores de proteínas. Sin embargo, qué hacen los genes (y cómo llegaron ahí) sigue siendo un misterio.
En los mamíferos, los cromosomas X e Y emergieron hace relativamente poco a partir de un par regular de cromosomas antes de diferenciarse entre sí. Comparten muchas de las estructuras que vinieron de su fuente ancestral, pero estas regiones repetitivas parecen haber venido de otro lugar.
Los genes repetidos en el cromosoma Y del ratón no se parecen en nada al cromosoma Y humano, pero sí tienen analogías en el cromosoma X del ratón. Y en el ratón, en el humano y en el toro, los genes repetidos en Y y X se expresan en las células germinales que eventualmente producen esperma.
Una caja negra biológica
Page sostiene que, en conjunto, esto es evidencia de que los genes participan de un impulso meiótico, un proceso biológico en cierta forma misterioso que subvierte las reglas estándar de la herencia. En éste, una versión particular de un gen (o, en este caso, de todo un cromosoma) se las ingenia para incrementar la frecuencia en que se transmite a la próxima generación).
No está claro cómo funciona. El esperma porta un cromosoma X o Y; los genes expresados en los testículos, donde se producen las células, podrían influenciar qué esperma tendrá mayor probabilidad de fertilizar exitosamente un huevo.
Estudios previos confieren credibilidad a esta idea. Un equipo encabezado por el genetista Paul Burgoyne y colaboradores del Instituto Nacional MRC de Investigación Médica, en Mill Hill, Reino Unido, encontró que ratones que tienen parcialmente borrado el cromosoma Y producen descendencia con una proporción de 3 a 1 a favor de las hembras. Los investigadores subsecuentemente cambiaron las proporciones de la descendencia en ambas direcciones modificando la expresión de estos genes de múltiples copias.
Por supuesto, los ratones (en el laboratorio y en estado natural) normalmente conservan una proporción equilibrada entre sexos; no hacerlo podría afectar la supervivencia de la especie. Por tanto, conforme estos genes promocionales Y hicieron copias de ellos mismos, evolucionaron mecanismos subsecuentes para reprimir sus impulsos egoístas. Los resultados de la investigación de Page son una forma de explorar la historia evolutiva; los datos sobre el genoma del toro sugieren que los cromosomas X e Y del ratón quizás no sean excepciones.
Con más secuenciamiento de datos en alta resolución, los investigadores podrían encontrar mayor respaldo para las luchas de sexo genómicas y posiblemente descubrir otras sorpresas. “Está este rico tapiz de lo que los cromosomas sexuales son capaces de hacer”, agrega Gamble.
