La teoría cromosómica de la herencia establece que los genes están ubicados en los cromosomas y que éstos son los vehículos de esos genes cuando se realiza la meiosis para formar los gametos.
En los individuos con sexos diferentes existen dos tipos de cromosomas, los autosomas y los cromosomas sexuales. Los primeros son iguales para ambos sexos, mientras que los cromosomas sexuales son diferentes justamente porque determinan si el individuo es macho o hembra.
Los humanos tenemos en nuestro genoma 23 pares de cromosomas; 22 autosómicos y un par sexual. Si ese par está formado por dos cromosomas X, su portador es una hembra; pero si está formado por un cromosoma X y un cromosoma Y, su portador es un macho. Puedes ver un video sobre la determinación del sexo en humanos siguiendo este enlace.
Autosomas y cromosomas sexuales en humanos. Adaptado de Can H Flickr
La diferencia entre los cromosomas sexuales y la recombinación genética
Los cromosomas X e Y de los mamíferos actuales eran un par de autosomas hace 300 millones de años, según la teoría del genetista Susumo Ohno. El gen encargado de determinar el sexo masculino se fijó en uno de los cromosomas del par (futuro cromosoma Y) y se perdió en el otro (futuro cromosoma X). Esta fijación y pérdida dio como resultado la limitación de la recombinación o crossing-over durante la meiosis y condujo a la evolución separada y formación de dos cromosomas distintos. El cromosoma Y perdió información y se quedó con pocos genes, la mayoría con homólogos en el cromosoma X. Este, en cambio, se conservó mejor y tiene más información. Actualmente la recombinación entre los cromosomas X e Y se realiza en pequeñas regiones homólogas ubicadas en los extremos de cada brazo.
Datos interesantes: de los mil genes que tiene el cromosoma X, solo 54 tienen su homólogo en el Y. La mayoría de los genes del cromosoma Y son necesarios para el desarrollo de los machos, por lo cual su ausencia en hembras no supone un problema para éstas.
La manera de equilibrar la información y las gatas barcinas
Los machos, que tienen un solo cromosoma X, estarían en desventaja frente a las hembras que tienen dos y, por lo tanto, una “doble dosis” de los genes presentes en ese cromosoma.
Inactivación de un cromosoma X en un embrión hembra. Fuente: Genmolecular.
Para resolver este problema de “exceso de información”, la naturaleza recurrió a una inteligente estrategia: inactivar un cromosoma X en las mujeres. Esto ocurre alrededor del día 12 después de la fecundación y a partir de allí cada línea celular derivada de las que formaban el cigoto en ese momento llevará el mismo cromosoma X inactivo. A estos últimos se los conoce como “corpúsculos de Barr”, en honor a quien los observara por primera vez al microscopio.
Alguna vez habrán oído sobre las “gatas barcinas”, aquellas que tienen tres colores de pelo (blanco, negro y anaranjado). Pero… ¿Por qué no gatos barcinos?, justamente por la inactivación del cromosoma X.
Grata barcina o tricolor. Créditos: Tamara Barragán Flickr
El gen que determina el color de pelaje en gatos está ubicado en el cromosoma X y tiene dos variantes: pelo anaranjado y pelo negro. Si estas variantes están presentes en las hembras, ellas pueden desarrollar manchones de pelo negro y anaranjado sobre el fondo blanco, según el cromosoma X que se inactive, mientras que los machos solo pueden expresar un solo color a la vez (negro o anaranjado). Así nos damos cuenta que solo puede haber hembras tricolor, llamadas en Argentina “gatas barcinas”.
Pintando de colores el cromosoma X activo
Un trabajo muy interesante publicado recientemente ha permitido mostrar en ratones transgénicos, que llevan genes para la producción de proteínas fluorescentes, la inactivación del cromosoma X heredado del padre o de la madre.
Los cromosomas X del padre llevaban un transgén para la producción de una proteína fluorescente verde y los de la madre para la producción de una proteína fluorescente roja. Así, los científicos pudieron ver que en una retina se expresaba casi siempre el cromosoma X del padre (derecha) y en la otra, el de la madre (izquierda). Ver figura.
Retinas de un ratón hembra. Imagen: Hao Wu y Jeremy Nathans (Cell press).
Inactivación del cromosoma X y enfermedades
El interés de los científicos que realizaron este estudio es ver si la inactivación de uno u otro cromosoma X está asociada con el desarrollo de enfermedades. Así, centrándose en el cerebro, creen que la variedad de expresiones dan una ventaja a las hembras en los procesos de información; aunque otros estudios observaron la propensión a desarrollar ciertos tipos de cáncer exactamente por el mismo motivo.
Mayores datos sobre los mecanismos de inactivación del cromosoma X serán de utilidad para el desarrollo de terapias con células madre, por ejemplo, y llevarán algo más de tiempo, pero los ratones coloreados han permitido dar un gran paso en ese largo camino.