Genes ancestrales del cromosoma Y han sido esenciales en la supervivencia de los machos

La revista Nature publica esta semana dos investigaciones sobre la evolución del cromosoma Y en mamíferos. Los científicos han identificado en ambos trabajos los genes del cromosoma Y en varios de estos animales, lo que les ha permitido analizar sus secuencias para reconstruir su evolución y sus orígenes de una manera muy detallada y completa.

El cromosoma Y tiene múltiples secuencias genéticas repetidas, lo que hace difícil su reconstrucción. Para lograrlo, los científicos desarrollaron una nueva técnica de secuenciación que les ayudó a explorarlo a través de 15 mamíferos representativos.

“Algunas de estas 15 especies que estudiamos fueron humano, chimpancé, gorila, orangután, macaco Rhesus, mono tití, ratón, rata, gato, perro, elefante, zarigüeya y canguro. De muchas de ellas ya teníamos las secuencias de todo el genoma, y esto significaba poder utilizar los datos y el uso de materiales que ya estaban disponibles. Otros los elegimos para llenar los vacíos en el árbol filogenético”, declara a Sinc Andrew Clark, investigador de la Universidad Cornell y coautor de uno de los trabajos.

El cromosoma Y humano ha evolucionado a lo largo de millones de años, durante los cuales logró conservar un pequeño conjunto de genes que, según estas investigaciones, han asegurado la supervivencia de los machos. La pérdida de contenido genético en el cromosoma Y no se discute en estos trabajos, sin embargo, su origen sí.

“En nuestro estudio se demuestra que el cromosoma Y humano se originó en el ancestro común de los placentarios y marsupiales hace alrededor de 180 millones de años –justo antes de la división de estos linajes–. Esto implica que no se comparte entre todos los mamíferos. Anteriormente se creía que el cromosoma Y se originó en el ancestro común a todos los mamíferos y demostramos que no es cierto”, asegura a Sinc Henrik Kaessmann, de la Universidad de Lausana, que participa en la investigación dirigida por Diego Cortez, del mismo centro.

Al comparar la secuencia del cromosoma Y humano con el del chimpancé y el mono Rhesus, descubrieron que el Y humano ha perdido un solo gen ancestral en los últimos 25 millones de años.

Según David Page, director del Instituto Whitehead (EE UU), "existe aproximadamente una docena de genes conservados en Y que se expresan en las células y los tejidos de todo el cuerpo. Estos son los genes que participan en la decodificación y la interpretación de la totalidad del genoma. Cuán omnipresentes son su efectos es una pregunta abierta que ya no podemos ignorar”.

Esto implicaría que la mayoría de estos genes poco o nada tienen que ver con la determinación del sexo o la producción de esperma, y al estar activos en todo el cuerpo podrían contribuir, por ejemplo, a las diferencias de susceptibilidad de enfermedades entre hombres y mujeres.

“Como se pone de relieve en nuestro estudio y también en el trabajo paralelo, varios genes de Y tienen funciones cruciales en los hombres –la misma que la segunda copia del X en las mujeres–. Más específicamente, estos hallazgos ayudan a comprender el síndrome de Turner, en pacientes que solo tienen un cromosoma, X, y carecen de un segundo X o Y”, señala Clark.

Diferencias por sexos en salud y enfermedades

Una vez demostrado que el cromosoma Y que comparten monos Rhesus, humanos y chimpancés es casi idéntico en contenido genético ancestral, el segundo trabajo trazó la evolución de estos cromosomas en los cinco mamíferos más lejanos relacionados.

La elección de estas especies se debió a tres criterios: debían tener una secuencia del genoma femenino disponible, ser organismos modelos importantes para la biología reproductiva y, en conjunto, constituir una amplia representación del árbol de la evolución de los mamíferos.

“En nuestro laboratorio queríamos saber cómo había sido moldeado el cromosoma Y por las presiones evolutivas. Éramos conscientes de que los primates ​​ya secuenciados (humanos, chimpancés y Rhesus) comparten un conjunto casi idéntico de pares de genes ancestrales XY, a pesar de que el humano y Rhesus están separados por 30 millones de años de evolución. Por eso, seleccionamos un primate más alejado –el tití, alejado de los humanos por 45 millones de años), dos roedores, el toro (97 millones años respecto a los humanos), la zarigüeya (176 millones años) y un marsupial”, explica a Sinc Daniel Winston Bellott, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE UU), que lidera el segundo estudio.

Una comparación de las porciones ancestrales de estos cromosomas Y reveló un conjunto de genes expresados en las ocho especies. Dicha estabilidad genética y de conservación no es un accidente.

Los investigadores de este grupo coinciden en destacar que, más allá de su papel en la formación de los testículos y la generación de espermatozoides, el cromosoma Y es esencial para la viabilidad de los machos.

“Algunos de los genes del cromosoma Y están ampliamente expresados –presentes en todas las células de todos los tejidos, desde la fecundación hasta la muerte–. Son estos los que podrían desempeñar un papel en las diferencias entre los sexos. Nuestro ejemplo favorito es UTX / UTY, que son poderosos reguladores de la expresión génica y la herencia epigenética, por lo que creemos que pueden regular muchos genes de manera diferente en hombres y mujeres. Esto explicaría por qué muchas enfermedades difieren en la prevalencia entre hombres y mujeres. Por ejemplo, el autismo es mucho más común en los hombres, mientras que los trastornos autoinmunes son más comunes en las mujeres”, concluye Bellott.