Los cromosomas sexuales son raros. Mira los nuestros, mientras el cromosoma X es grande y lleno de genes, el cromosoma Y es pequeño, con pocas funciones y no interactúa con nadie. Estas diferencias han hecho que los científicos se pregunten ¿cómo se forman los cromosomas sexuales? Hay una respuesta que ha servido por más de 50 años, pero en el laboratorio de la Dra. Tatiana Giraud, en la Universidad de Paris-Sud, en Francia, acaba de hacer un hallazgo que contradice el modelo aceptado durante tantos años.

El modelo establecido explica la formación de los cromosomas sexuales por un antagonismo entre los genes que los componen. Para explicar esto, veamos nuestros cromosomas X y Y. Cuando los genes que determinan el sexo masculino se fijaron dentro del cromosoma Y, esa parte del cromosoma dejó de interactuar con su pareja, el cromosoma X, ya que en esa zona –y sólo en esa– no hay el mismo tipo de genes y no se pueden recombinar.

Además de los genes que determinan el sexo, hay genes que pueden resultarte benéficos si eres un hombre o perjudiciales si eres mujer, y viceversa. Estos genes estaban repartidos a lo largo de todo el genoma en distintos cromosomas. Como supondrán, es conveniente para un organismo mantener los genes que confieren ventaja a su sexo, y eliminar los que resultan dañinos. Es por esto que el genoma de cualquier organismo con cromosomas sexuales se va ordenando de tal manera que este tipo de genes se van ligando a los genes que determinan el sexo. Para que ninguno de los sexos resulte perjudicado.

El antagonismo de estos genes, es decir, que sean benéficos para un sexo o perjudiciales para el otro, genera que la zona de no recombinaciónen los cromosomas sexuales se vaya agrandando. Al mismo tiempo, genes que tienen que ver con otras funciones no relacionadas con el sexo, y que están dentro de los cromosomas sexuales, se cambian a otros cromosomas para poder seguir recombinándose dejando al cromosoma Y pequeño, antisocial y antagónico.

Estos cambios en los organismos de reproducción sexual, se generan y heredan a lo largo de millones de años y miles de generaciones. Mientras suceden van formando un mapa. Si encuentras los genes que determinan el sexo, puedes ir viendo cómo se forman estratos dentro del cromosoma. Cada nuevo gen que se une al de determinación sexual va formando estratos en un orden que va del gen que se unió hace más tiempo –pegado al de determinación sexual– al más nuevo, el más lejano.

Esto tiene mucha lógica dentro de la teoría de la evolución, y sirve para explicar los cromosomas sexuales de la mayoría de los organismos con reproducción sexual, no sólo los humanos. Éste fue el canon durante 50 años hasta que el laboratorio de la Dra. Tatiana Giraud, empezó a estudiar cierto género de hongos parásitos y realizaron un nuevo descubrimiento. “Es de las pocas veces que podemos decir ¡ah! ¡mira! sí, estábamos mal”, comenta a Cienciorama el Dr. Ricardo Rodríguez de la Vega, quien forma parte de ese grupo como investigador postdoctoral.

“En el laboratorio nos gusta estudiar la evolución utilizando un género de hongos llamado Microbotryum”, cuenta Ricardo. Estos hongos –parientes del huitlacoche– infectan a algunas flores –parientes silvestres del clavel– y las castran. Así la flor presenta las esporas del hongo en vez de su propio polen (como se ve en la foto) y es incapaz de reproducirse.

Para estudiar mejor estos hongos, el grupo de la Dra. Giraud decidió conocer mejor su genoma. “Tuvimos muchos problemas para encontrar los cromosomas sexuales –nos cuenta Rodríguez de la Vega–, se buscaron por más de 20 años”. Pero gracias a los avances de la tecnología y fuertes métodos de análisis, lograron dar con el clavo.

Estos hongos resultan ser un buen modelo para estudiar los cromosomas sexuales, ya que no hay diferencia entre hembras y machos. Cada hongo libera esporas reproductivas que después se fusionan unas con otras para generar un nuevo individuo. “Ni siquiera hay diferencia entre los sexos a nivel de gametos –comenta Ricardo–, no hay óvulos o espermatozoides”. Al no existir estas diferencias, no debería de haber genes antagónicos; y al no haber genes antagónicos, no debería de haber estratos ¡Ni cromosomas sexuales!

¿Cómo embonan  estos hongos con la teoría del antagonismo en los cromosomas sexuales? Simple, no lo hacen. Si los cromosomas sexuales se forman por las relaciones antagónicas en los genes “entonces no veríamos los estratos dentro del cromosoma”, explica Ricardo. Como los sexos no tienen diferencia alguna, no hay genes que tengan un efecto diferente en un sexo y en otro. El cromosoma sexual sólo sería antisocial –es decir, suprimiría la recombinación– en la zona del gen que determina el sexo, y no a lo largo de todo el cromosoma. Es decir, no debería de existir un cromosoma sexual en estos hongos. Pero el grupo de Tatiana Giraud los encontró. Cuando analizaron los cromosomas sexuales, hallaron largas regiones sin recombinación “e incluso estaban ordenados temporalmente, sí hay estratos evolutivos”, comenta Ricardo, como en los estratos que predecía el modelo.

Entonces, volvemos a la pregunta inicial ¿Cómo se forman los cromosomas sexuales? Los genes que forman parte del cromosoma sexual no están ligados a los genes que determinan el sexo porque tengan una relación con el desarrollo de uno de los sexos o de las células reproductivas; es decir, no se forman por el antagonismo de los genes. “Esta nueva evidencia nos hizo buscar otra estrategia para explicar la formación de los cromosomas sexuales que no requiriera el antagonismo”, relata el investigador mexicano, quien junto con sus colegas, reporta este hallazgo hoy 19 de junio en la revista PNAS.

¿Por qué un organismo necesitaría que algunos de sus genes no recombinen? La respuesta está en uno de los dichos favoritos de los químicos: “la dosis hace al veneno”. Una sola copia de un gen nos hace funcionar adecuadamente. Dos copias del mismo gen resultan letales.

Desarrollemos más esta idea: para la mayoría de los genes, contamos con dos versiones de cada uno. Hay ocasiones en que por el azar de la recombinación, dos versiones idénticas de un mismo gen están presentes en un mismo individuo. En la mayoría de los casos esto no causa mayor problema, pero para un grupo pequeño de genes, conocido como genes letales, el resultado es… bueno, letal. El individuo no se desarrolla o muere antes de la edad reproductiva.

“Creemos que estas zonas sin recombinación de los cromosomas sexuales son una manera que tiene el organismo de protegerse contra estos genes letales”, explica Ricardo. Al no haber recombinación para los genes que en doble dosis son letales, no hay manera de que, cuando los organismos se reproduzcan, generen descendencia destinada a no desarrollarse o a tener una existencia fugaz. Lo que construye los cromosomas sexuales en esos hongos no es un antagonismo, es una técnica de defensa. Están evitando que se junten dos genes letales.

Lo que esta nueva hipótesis también logra, es poder analizar la evolución de los cromosomas sexuales de manera mucho más general. “Ya no es necesario estudiar animales, plantas u hongos por separado”, explica Ricardo. “Ya no tenemos que fijarnos en cómo se desarrollan los sexos de distinta manera”. Al no tener que recurrir al antagonismo, se puede hablar sobre el sexo de todos los organismos. Ricardo concluye con una gran sonrisa: “estamos proponiendo una teoría general del sexo”.

 

Fuente: Sara Branco, Helene Badouin, Ricardo Rodriguez de la Vega, Jérôme Gouzy, Fantin Carpentier, Gabriela Aguileta, Sophie Siguenza, Jean-Tristan Brandenburg, Marco Coelho, Michael Hood, Tatiana Giraud. “Evolutionary strata on young mating-type chromosomes despite the lack of sexual antagonism”. PNAS. June 19, 2017.

Imagen: El hongo Microbotryum lychnidis-dioicae infectando y castrando a la flor Silene latifolia -un pariente silvestre del clavel-. En lugar del polen color amarillo, se observan las esporas moradas del hongo. Crédito de la imagen: Michel E. Hood (Amersht College).

 


Publicado originalmente en Cienciorama.

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