La variedad es la especia de la vida, especialmente cuando se trata de genética. Nuestra especie necesita ADN para entremezclarse para crear diversidad genética, que es clave para la salud y la resistencia de toda la población. A medida que las células se dividen y crecen, los 22 pares de cromosomas en un humano pueden realizar intercambios genéticos a lo largo de toda su longitud, excepto los cromosomas sexuales. Debido a que X e Y difieren en tamaño y en los genes que transportan, estos dos paquetes genéticos permanecen distantes.
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Pero la investigación ha mostrado cómo los cromosomas sexuales a veces intercambian datos genéticos en puntos seleccionados, y parece que su intercambio es más descuidado de lo que se pensaba originalmente.
Un equipo dirigido por Melissa Wilson Sayres de la Universidad Estatal de Arizona ofrece nuevos detalles sobre lo que sucede cuando los cromosomas X e Y intercambian ADN durante la división celular que da lugar a óvulos y espermatozoides. Curiosamente, su trabajo confirma que cuando los cromosomas sexuales conversan, un gen particular que es crítico para el desarrollo masculino a veces se mueve accidentalmente. Los resultados podrían ayudar a explicar por qué algunas personas tienen ADN femenino, un par de cromosomas X, pero se desarrollan físicamente como hombres.
Hace millones de años, nuestros cromosomas X e Y eran aproximadamente equivalentes y podían intercambiar libremente material genético. En la mayoría de los casos, la evolución favorece este intercambio de ADN entre cromosomas porque aumenta la diversidad. Pero hoy, el cromosoma X es mucho más largo que el cromosoma Y, y solo quedan dos pequeñas regiones coincidentes en las puntas. "A menudo hablamos de cuán diferentes son X e Y", dice Wilson Sayres. "Pero hay dos regiones en las que son idénticas", llamadas regiones pseudoautosómicas. Aquí es donde los cromosomas X e Y pueden asociarse e intercambiar ADN.
El trabajo previo de los genetistas David Page en el MIT y Bruce Lahn en la Universidad de Chicago demostró que, hace millones de años, segmentos del cromosoma X se cortaron, voltearon y reinsertaron. El resultado de esta mutación, llamada inversión, es que los cromosomas X e Y ya no podían interactuar en la región invertida. Los análisis del laboratorio de Wilson Sayres también mostraron previamente que las inversiones en el cromosoma X han ocurrido hasta nueve veces en nuestra historia evolutiva.
Estas inversiones "fueron favorecidas por la selección natural porque impidieron que el gen determinante masculino se recombinara en la X y permitieron que X e Y evolucionaran independientemente", dice Qi Zhou, becario postdoctoral en la Universidad de California, Berkeley, quien estudia evolución de los cromosomas sexuales en moscas de la fruta y aves.
Debido a que el proceso de inversión reduce los genes a la mitad, los científicos pueden ver los límites pseudoautosómicos en los cromosomas simplemente observando la secuencia de ADN e identificando los fragmentos de genes truncados. Así que Wilson Sayres se preguntó si el intercambio genético que ocurre dentro de las regiones pseudoautosómicas podría dejar una marca distintiva de diversidad con bordes afilados. "Debido a que la recombinación está ocurriendo en las regiones pseudoautosómicas, debería haber una mayor diversidad en relación con las otras partes del cromosoma X", dice Wilson Sayres.
Para probar la idea, ella y sus colaboradores de pregrado en el estado de Arizona analizaron patrones de diversidad genética en los cromosomas X de 26 mujeres no relacionadas. Para su sorpresa, el equipo no observó una frontera clara. "La diversidad disminuye a una velocidad casi lineal a través del límite pseudoautosómico, lo que sugiere que los límites de recombinación no son muy estrictos", dice Wilson Sayres. En cambio, parece que cuando las regiones pseudoautosómicas intercambian fragmentos de ADN, a veces las partes cercanas de la región invertida se llevan para el viaje. El equipo presentará sus resultados esta semana en la reunión de 2015 de la Sociedad de Biología Molecular y Evolución en Viena.
El hallazgo "es realmente importante, porque uno de los genes en el cromosoma Y que está muy cerca de ese límite es SRY, la región determinante del sexo de Y", dice Wilson Sayres. SRY es un gen que es clave para iniciar el desarrollo de los testículos en los hombres. "Si no se establece el límite, puede colocar el gen SRY en el cromosoma X", dice. En ese caso, un individuo con un genotipo XX, que es típicamente femenino, puede desarrollarse como masculino. Síndrome masculino XX, También llamado síndrome de de la Chapelle, ocurre en 1 de cada 20, 000 personas que parecen ser varones. Las personas con esta rara condición generalmente son estériles.
"Muchas especies de mamíferos tienen SRY, y está en lugares muy diferentes en el cromosoma Y, porque las inversiones ocurrieron muchas veces independientemente en diferentes linajes", agrega Wilson Sayres. "Es una mala suerte que, en humanos, el gen SRY esté cerca del límite de inversión".
Un estudio de 2012 realizado por Terje Raudsepp en la Universidad Texas A&M y sus colegas ya había sugerido que los errores en la recombinación XY pueden mover SRY al cromosoma X en humanos y chimpancés. El nuevo trabajo aumenta ese resultado y muestra un mecanismo probable. Además, debido a que los límites de la región de intercambio son muy confusos, es probable que el síndrome masculino XX no sea un fenómeno reciente de "casualidad" en los humanos modernos, pero ha ocurrido durante al menos miles de años. "XX hombres probablemente ocurrieron con esta frecuencia a lo largo de la evolución humana", dice Wilson Sayres.
El nuevo análisis también muestra un pico inesperado de diversidad genética en una sección invertida del cromosoma X que, en humanos, se copió y se agregó al cromosoma Y. Uno de los genes dentro de ese pico se llama protocadherina 11, un gen que se cree que está involucrado en el desarrollo del cerebro. "La gente generalmente asume que esta región es específica de X, pero en realidad mostramos que hay intercambio entre X e Y en esa región", dice Wilson Sayres. Esto es importante porque “la región transpuesta X se parece a una nueva tercera región pseudoautosómica. Esto podría conducir a un nuevo proceso para que los genes sesgados por los hombres de la Y salten a la X, donde no pertenecen, lo que llevaría a trastornos genéticos adicionales del cromosoma sexual ".
"El trabajo del grupo del Dr. Wilson Sayres ciertamente aumenta la profundidad del análisis de las características curiosas de los cromosomas sexuales humanos", dice Raudsepp.
