Secuencian por primera vez los cromosomas X e Y de los cinco primates más cercanos al ser humano

Un equipo internacional ha descifrado la secuencia completa de los cromosomas sexuales de cinco especies de grandes primates, más una menor. Los investigadores han estado liderados por el Instituto Nacional de Investigación para el Genoma Humano de EEUU, la Universidad Estatal de Pennsilvania (Penn State) y la Universidad de Washington. Dado que el ser humano comparte una gran similitud genética con nuestros parientes, esta información sobre los cromosomas X e Y puede ayudar a entender enfermedades relacionadas con los genes que codifican.  

"El cromosoma Y es importante para la fertilidad humana, mientras que el X incluye genes indispensables para la reproducción, la cognición y la inmunidad", explica Kateryna Makova, profesora de biología en Penn State. "Nuestro estudio permitirá estudiar los cromosomas sexuales, su evolución y las enfermedades asociadas". Más allá de las aplicaciones para la salud humana y la investigación evolutiva, la especialista destaca la importancia del trabajo para la conservación de las especies, todas ellas en peligro de extinción.

Según el artículo que publica la revista Nature, el cromosoma masculino Y presenta una gran variabilidad de una especie a otra, conteniendo una mayor cantidad de secuencias genéticas específicas para cada raza al contrario que el femenino X. Por otro lado, los investigadores han podido determinar que está sujeto a un proceso de selección natural depurativa: de forma espontánea, las especies tienden a eliminar las mutaciones dañinas y a reparar esta sección específica del genoma.

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Esta investigación se basa en los grandes avances del Consorcio Telómero a Telómero (T2T), que publicó el genoma humano en 2001 y completó la descripción del mal llamado 'genoma basura' en 2023. Las cinco especies mayores analizadas fueron el chimpancé, el bonobo, el gorila, el orangután de Borneo y el orangután de Sumatra. Además, se añadió un primate menor, el siamang. El resultado es un 'mapa' de las regiones cromosómicas que permiten completar o redactar de cero las secuencias genéticas para estas y otras especies. 

Al igual que con el cromosoma Y humano, los investigadores tuvieron que hacer frente a la dificultad de encontrar múltiples secuencias repetitivas, imposibles de ordenar con la tecnología tradicional que trabaja con fragmentos cortos. Los nuevos métodos desarrollados por T2T, explican los investigadores, permiten leer secuencias largas de genes y analizarlas mediante modelos informáticos. Esto les proporcionó información tanto para trazar el mapa cromosómico como para compararlo con otros.

"Los cromosomas sexuales empezaron siendo como todos los demás, pero el Y es único en su evolución en el sentido de que ha acumulado múltiples borrados, mutaciones y repeticiones", explica Makova. "Esto se debe al hecho de que no intercambia información genética a lo largo con otros cromosomas". Así, este cromosoma pasa de tener 30 millones de letras en el ADN del siamang a 68 millones en el orangután de Sumatra. En cambio, el X es mucho más estable, de los 154 millones de letras en chimpancés y humanos a los 178 millones en gorilas.

Los genes delchimpancé y los del ser humano coinciden al 98% en el cromosoma X, pero sólo un tercio de los del Y están alineados entre ambas especies. Esto no solo se debe a la tendencia variable del cromosoma masculino, sino que las secuencias duplicadas se dan en una gran proporción. Si las replicaciones ocupan entre el 62% y el 66% en el X dependiendo del primate, entre el 71% y el 85% del Y corresponde a secuencias duplicadas. Este fenómeno, además, se da con mayor frecuencia en los cromosomas sexuales que en los de cualquier otro tipo.

La depuración genética está evitando, precisan los autores, que el cromosoma Y se degrade hasta desaparecer. Lo hace mediante dos estrategias evolutivas. La primera aprovecha esta redundancia de genes como 'copia de seguridad' en caso de que se produzcan mutaciones, preservando réplicas intactas. La segunda consiste en los palíndromos, las secuencias de letras de ADN idénticas pero a la inversa: ACTG-GTCA. Esto permite corregir las mutaciones que alteran el orden. 

"Descubirmos que el cromosoma Y puede intercambiar información genética consigo mismo mediante las secuencias repetidas en ambos brazos palindrómicos, que se doblan de manera a permitir que las secuencias invertidas se alineen", explica Karol Pál, investigador posdoctoral de Penn State. "Cuando un palíndromo contiene dos copias del mismo gen, y una de ellas sufre una mutación, su información genética puede ser rescatada mediante el intercambio con su réplica. De este modo, Y compensa la falta de intercambios con otros cromosomas". 

"La potente combinación de técnicas bioinformáticas y análisis evolucionarios que usamos nos permite explicar mejor los procesos evolutivos que actúan sobre los cromosomas sexuales de nuestros parientes más cercanos, los grandes simios", explica Christian Huber, profesor asistente de biología en Penn State. "Además, los genomas de referencia que hemos elaborado serán cruciales para los futuros estudios que investigarán la evolución humana y las enfermedades de nuestra especie".