El cromosoma Y: más allá de la determinación del sexo

El genoma humano está organizado en 23 pares de cromosomas (22 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales), y cada progenitor aporta un cromosoma por par. Los cromosomas X e Y, también conocidos como cromosomas sexuales, determinan el sexo biológico de un individuo: las mujeres heredan un cromosoma X del padre para un genotipo XX, mientras que los hombres heredan un cromosoma Y del padre para un genotipo XY (las madres sólo transmiten cromosomas X). La presencia o ausencia del cromosoma Y es fundamental porque contiene los genes necesarios para anular el defecto biológico -el desarrollo femenino- y provocar el desarrollo del sistema reproductor masculino.
Aunque el papel del cromosoma Y en la determinación del sexo está claro, la investigación ha demostrado que está sufriendo un rápido deterioro evolutivo. Hace muchas generaciones, el cromosoma Y era grande y contenía tantos genes como el cromosoma X. Ahora es una fracción de su tamaño pasado y contiene menos de 80 genes funcionales. Esto ha provocado debates y preocupaciones a lo largo de los años sobre el destino final del cromosoma Y. Muchos especulan que el cromosoma Y se ha vuelto superfluo y que podría desaparecer por completo en los próximos 10 millones de años. Aunque los estudios del cromosoma Y han sido un reto debido a la naturaleza palindrómica y rica en repeticiones de su secuencia de ADN, los recientes avances genómicos han proporcionado algunas ideas inesperadas.
Esta entrega del Avance Genómico del Mes destaca dos estudios publicados en el número del 24 de abril de 2014 de Nature que exploran la trayectoria evolutiva del cromosoma Y en varios mamíferos. En conjunto, estos estudios demuestran la estabilidad del cromosoma Y durante los últimos 25 millones de años. Además, revelan algunas funciones críticas del cromosoma Y que sugieren que puede estar aquí para quedarse.
Para empezar, profundicemos primero en el origen evolutivo de los cromosomas sexuales, hace aproximadamente 200-300 millones de años. Los cromosomas X e Y, ambos derivados de los autosomas, eran inicialmente del mismo tamaño. En algún momento concreto del camino, el cromosoma Y perdió gradualmente la capacidad de recombinarse -o intercambiar información genética- con el cromosoma X y comenzó a evolucionar de forma independiente. Esto condujo rápidamente a un deterioro catastrófico del cromosoma Y, que ahora contiene sólo el 3% de los genes que antes compartía con el cromosoma X.
Trabajos recientes de los grupos de investigación del doctor David C. Page, del Instituto Whitehead, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, y del doctor Henrik Kaessmann, del Instituto Suizo de Bioinformática y de la Universidad de Lausana (Suiza), sugiere que el rápido declive inicial del cromosoma Y podría haberse estabilizado.
Usando diferentes tecnologías genómicas, estos dos equipos de investigación analizaron la evolución del cromosoma Y de forma independiente en dos conjuntos separados de mamíferos que abarcaban más de 15 especies diferentes, incluyendo humanos, chimpancés, monos rhesus, toros, titíes, ratones, ratas, perros y zarigüeyas. Sorprendentemente, encontraron un grupo pequeño pero estable de genes reguladores esenciales en el cromosoma Y que han perdurado durante un largo periodo de tiempo evolutivo, incluso mientras los genes circundantes decaían. Resulta significativo que estos genes desempeñen un papel fundamental a la hora de gobernar la expresión de otros genes en todo el genoma y que puedan afectar a los tejidos de todo el cuerpo humano. Una de las razones por las que estos genes reguladores del cromosoma Y siguen existiendo es que son «dependientes de la dosis», lo que significa que se necesitan dos copias para su funcionamiento normal.
Para la mayoría de los genes del cromosoma X, sólo se requiere una copia. Las mujeres tienen dos cromosomas X y, por lo tanto, dos copias de cada gen ligado al cromosoma X, por lo que una de las copias se inactiva al azar, o se apaga. Los hombres sólo tienen un cromosoma X y, por tanto, sólo se expresa una copia.
Sin embargo, los genes reguladores suelen ser dependientes de la dosis y haploinsuficientes, es decir, se requieren dos copias del gen y la presencia de una sola copia puede dar lugar a anomalías o enfermedades. En las hembras, estos genes reguladores escapan a la inactivación del cromosoma X, de modo que la copia en el segundo cromosoma X también se expresa; en los varones, que sólo tienen un cromosoma X, la conservación de este grupo de genes reguladores en el cromosoma Y es crucial para proporcionar la segunda copia.
En general, esto significa que, más allá de su papel en la determinación del sexo y la fertilidad, el cromosoma Y también contiene genes importantes que son críticos para la salud y la supervivencia de los hombres.
Estos hallazgos tienen implicaciones considerables para nuestra comprensión de las diferencias en la biología, la salud y la enfermedad entre hombres y mujeres. Dado que los genes de los cromosomas X e Y tienen un historial de selección independiente el uno del otro, es posible que existan sutiles diferencias funcionales que sean consecuencia directa de las diferencias genéticas en los dos cromosomas. Aunque estas diferencias aún no se han explorado con gran detalle, la realización de más estudios sobre los genes conservados del cromosoma Y puede ayudarnos a comprender las diferencias en la biología básica y la susceptibilidad a las enfermedades en hombres y mujeres, y a orientar mejor la gestión de la salud.

Lee los artículos:

Publicado: 30 de mayo de 2014