Qué revela sobre la genética de los hombres la primera secuencia completa del “extraño” cromosoma Y

El cromosoma Y es una fuente inagotable de fascinación (especialmente para los hombres) porque contiene genes que determinan la masculinidad y producen espermatozoides. También es pequeño y realmente extraño; lleva pocos genes y está lleno de ADN basura, lo que hace que secuenciarlo sea horrendo. Sin embargo, las nuevas técnicas de secuenciación de “lectura larga” finalmente han proporcionado una secuencia confiable de un extremo al otro del Y. El artículo que describe este esfuerzo hercúleo ha sido publicado en Nature.

Los hallazgos proporcionan una base sólida para explorar cómo funcionan los genes del sexo y el esperma, cómo evolucionó el cromosoma Y y si, como se predijo, desaparecerá en unos pocos millones de años.

Gestando varones

Sabemos desde hace unos 60 años que los cromosomas especializados determinan el sexo al nacer en humanos y otros mamíferos. Las mujeres tienen un par de cromosomas X, mientras que los hombres tienen un único cromosoma X y un cromosoma Y mucho más pequeño.

El cromosoma Y determina el sexo masculino porque lleva un gen llamado SRY, que dirige a una cadena de células para desarrollar un testículo en el embrión.

Los testículos embrionarios producen hormonas masculinas, y estas hormonas dirigen el desarrollo de los rasgos masculinos en un bebé. Sin un cromosoma Y y un gen SRY, la misma cadena de células se convierte en un ovario en los embriones XX. Luego, las hormonas femeninas dirigen el desarrollo de los rasgos femeninos en la niña.

Un depósito de chatarra de ADN

El cromosoma Y es muy diferente del X y de los otros 22 cromosomas del genoma humano. Es más pequeño y porta pocos genes (sólo 27 en comparación con los aproximadamente 1000 del X).

Estos incluyen SRY, algunos genes necesarios para producir esperma y varios genes que parecen ser fundamentales para la vida, muchos de los cuales tienen pares en el X.

Muchos genes Y (incluidos los genes del esperma RBMY y DAZ) están presentes en múltiples copias. Algunos ocurren en bucles extraños en los que la secuencia se invierte y los accidentes genéticos que duplican o eliminan genes son comunes.

El Y también tiene muchas secuencias de ADN que no parecen contribuir a los rasgos. Este “ADN basura” se compone de secuencias altamente repetitivas que se derivan de fragmentos de virus viejos, genes muertos y series muy simples de unas pocas bases repetidas una y otra vez.

Esta última clase de ADN ocupa grandes porciones del Y que literalmente brillan en la oscuridad; se puede ver en el microscopio porque se une preferentemente a tintes fluorescentes.

¿Por qué es extraño el Y?

¿Por qué es así el Y? Culpa a la evolución. Tenemos muchas pruebas de que hace 150 millones de años X e Y eran sólo un par de cromosomas ordinarios (todavía lo son en aves y ornitorrincos). Había dos copias, una de cada padre, como ocurre con todos los cromosomas.

Luego, SRY evolucionó (a partir de un gen antiguo con otra función) en uno de estos dos cromosomas, definiendo un nuevo proto-Y. Este proto-Y estuvo confinado para siempre a un testículo, por definición, y sujeto a una avalancha de mutaciones como resultado de mucha división celular y poca reparación.

El proto-Y degeneró rápidamente, perdiendo alrededor de 10 genes activos por millón de años, reduciendo el número de sus 1000 originales a sólo 27. Una pequeña región “pseudoautosómica” en un extremo conserva su forma original y es idéntica a su antiguo compañero, el X.

Ha habido un gran debate sobre si esta degradación continúa, porque a este ritmo todo el Y humano desaparecería en unos pocos millones de años (como ya ha ocurrido en algunos roedores).

Secuenciar Y fue una pesadilla

El primer borrador del genoma humano se completó en 1999. Desde entonces, los científicos han logrado secuenciar todos los cromosomas comunes, incluido el X, con sólo unos pocos huecos.

Lo han hecho utilizando secuenciación de lectura corta, que implica cortar el ADN en pequeños trozos de aproximadamente un centenar de bases y volver a ensamblarlos como si fuera un rompecabezas.

Pero sólo recientemente una nueva tecnología ha permitido la secuenciación de bases a lo largo de moléculas largas de ADN individuales, produciendo lecturas largas de miles de bases.

Estas lecturas más largas son más fáciles de distinguir y, por lo tanto, se pueden ensamblar más fácilmente, manejando las repeticiones y bucles confusos del cromosoma Y.

El Y es el último cromosoma humano secuenciado de extremo a extremo, o T2T (telómero a telómero). Incluso con tecnología de lectura larga, el ensamblaje de los pedazos de ADN fue a menudo ambiguo, y los investigadores tuvieron que hacer varios intentos en regiones difíciles, particularmente en la región altamente repetitiva.

Entonces, ¿qué aprendimos del Y?

Alerta de spoiler: el Y resulta ser tan extraño como esperábamos después de décadas de mapeo genético y secuenciaciones anteriores.

Se han descubierto algunos genes nuevos, pero se trata de copias adicionales de genes que ya se sabía que existían en múltiples copias.

El borde de la región pseudoautosómica (que se comparte con el X) se ha empujado un poco más hacia la punta del cromosoma Y. Ahora conocemos la estructura del centrómero (una región del cromosoma que separa las copias cuando la célula se divide) y tenemos una lectura completa de la compleja mezcla de secuencias repetitivas en el extremo fluorescente del Y.

Pero quizás el resultado más importante sea cuán útiles serán estos hallazgos para los científicos de todo el mundo.

Algunos grupos examinarán ahora los detalles de los genes Y. Buscarán secuencias que puedan controlar cómo se expresan SRY y los genes del esperma, y verán si los genes que tienen parejas X han conservado las mismas funciones o han desarrollado otras nuevas.

Otros examinarán de cerca las secuencias repetidas para determinar dónde y cómo se originaron y por qué fueron amplificadas. Muchos grupos también analizarán los cromosomas Y de hombres de diferentes rincones del mundo para detectar signos de degeneración o evolución reciente de la función. Es una nueva era para el pobre viejo Y.

*Jenny Graves es una profesora distinguida de Genética y fellow de la vicerrectoría de la Universidad La Trobe, en Australia.

Este artículo fue publicado en The Conversation y reproducido aquí bajo la licencia Creative Commons. Haz clic aquí para leer la versión original (en inglés).

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